ELEMENTE DE CALCUL PENTRU DIMENSIONAREA PUNCTELOR TERMICE

ELEMENTE DE CALCUL PENTRU DIMENSIONAREA PUNCTELOR TERMICE

1 Puncte termice centralizate o treapta paralele (fig 1 a,b)

Fig.1. Scheme de puncte termice centralizate in sisteme bitubulare inchise, cu prepararea apei calde, o treapta paralel cu: a) racordare indirecta: b) racordare directa cu amestec: 1,2 - retea de apa fierbinte (tur/retur); schimbator de caldura pentru incalzire: 4 - consumatori de caldura pentru incalzire: 5 - pompa de circulatie; 6 - apa rece; 7 - apa calda de consum; 8 - consumatori de apa calda; 9 ~ schimbator de caldura pentru prepararea apei calde; 10 - hidroelevator.

Datorita alimentarii in paralel a celor doua schimbatoare (pentru incalzire si cel pentru prepararea apei calde), regimul hidraulic (de debite) si termic al celor doua tipuri de consumatori sunt independente intre ele. De aceea, determinarea valorilor de calcul ale debitelor de apa fierbinte necesara celor doi consumatori se face pe baza consumurilor de caldura maxime ale acestora dupa cum urmeaza - pentru incalzire ,in cazul racordarii indirecte ( schema din fig 1 a) [kg/s] (1) unde: = , iar in cazul racordarii directe (schema din figura 1 b ) = ; -pentru apa calda , fara acumulare : [kg/s] (2) si in cazul acumularii :     [kg/s] (3) unde : - consumul de caldura pentru incalzire,in conditiile temperaturii exterioare minime conventionale , in [kj/s].

consumul maxim, respectiv mediu sub forma de apa calda, in [k.J/ s]

c_a - caldura specifica medie a apei, in [kJ / kg ° C];

- valorile minime din cursul perioadei de incalzire ale temperaturilor t₁ si t₂, in

°C;

- valorile de calcul, la temperatura exterioara de calcul,, ale temperaturilor t₃ si t₄, in °C.

Se vede ca determinarea debitului de calcul de apa fierbinte pentru prepararea apei calde se face pentru diferenta minima de temperatura (t₁-t₂) din cursul perioadei de incalzire, la care, pentru aceiasi cantitate de caldura q_a, valoarea sa este maxima.

Debitul de calcul de apa fierbinte aferent punctului termic este:

=+ [ kg / s] ( 4 )

Debitul de apa fierbinte G_PT, din retea va varia in cursul perioadei de incalzire in functie de suma variatiilor debitelor pentru incalzire G_i si pentru prepararea apei calde G_a. in ipoteza mentinerii constante a debitului , in cursul perioadei de incalzire (reglaj calitativ), rezulta ca variatia debitului G_PT, va corespunde variatiilor debitului G_a. Ca urmare, la o anumita valoare a lui q_i, adica a lui t₁, debitul G_PT, va fi: < G_PT <+. In cursul sezonului de incalzire debitul maxim     , va apare in perioadele de tranzit (primavara si toamna), cand temperatura apei fierbinti de ducere t₁ este minima

Daca nu se prevede acumulare, debitul de apa din retea G_a ,pentru prepararea apei calde, variaza in cursul zilei in functie de consumul de apa calda G_r . De asemenea, el va varia in functie de temperatura apei in conducta de ducere t₁. De aceea, debitul minim , va

corespunde temperaturii maxime , iar cel maxim va corespunde lui

Tinand seama de scaderea debitului G_a odata cu cresterea temperaturii t₁ (odata cu scaderea temperaturii exterioare), se obtine:

[^oC] (5)

adica t₂ , scade pentru q_a constanta.

Dimensionarea schimbatoarelor de caldura

-suprafata de schimb de caldura a schimbatorului 3 pentru incalzire este:    (6) - suprafata schimbatorului 9 pentru apa calda, in lipsa acumularii: (7) sau in cazul acumularii:

    (8)

unde: k_i,k_a - coeficienti globali de schimb de caldura ai schimbatorului pentru incalzire,

respectiv pentru prepararea apei calde, in [kW/m² ° C];

- diferentele mediilor logaritmice de temperatura ale schimbatorului de incalzire, in conditiile temperaturii exterioare de calcul, respectiv a schimbatorului pentru prepararea apei calde, in conditiile valorilor minime ale temperaturilor ;

Valorile consumurilor de caldura pentru prepararea apei calde se determina pe baza debitelor de apa calda consumata la temperatura constanta a apei de consum, t_a si a apei reci t₈

[m²] (9)

sau:

[m²] (10)

unde: randamentul termic al schimbatorului de caldura pentru prepararea apei calde.

2 Puncte termice centralizate doua trepte mixt (serie-paralel)

Fig.2. Schema punctului termic centralizat in sistem bitubular inchis, cu prepararea apei calde, doua trepte mixt (serie-paralel): 1,2 - retea de apa fierbinte (tur/retur); 3 - schimbator de caldura pentru incalzire; 4 - consumatori de caldura pentru incalzire; 5 -pompa de circulatie; 6- apa rece; 7 - apa calda de consum; 8 - consumatori de apa calda; 9 - treapta intai de preparare a apei calde; 10- treapta a doua de preparare a apei calde.

Aceasta schema are doua regimuri caracteristice.

Iarna, atata timp cat temperatura apei iesita din instalatia de incalzire este t >(t_a +58)°C, prepararea apei calde se poate face numai in treapta I si atunci t₉=t_a. Atunci cand temperatura t₄ indeplineste conditiile de mai sus, dar debitul momentan de apa din retea G_i, nu este suficient pentru asigurarea consumului de caldura pentru prepararea apei calde (rel l l.) diferenta de cantitate de caldura neasigurata de treapta I va fi preluata de treapta a II-a.

(11)