11. Straty ciepła w sieciach cieplnych (na podstawie mat. firmy PRIM Lublin)
11.1 Straty ciepła w rurach pojedynczych
11.2 Straty ciepła w rurach podwójnych
11.1 Straty ciepła w rurach pojedynczych
Jedna z metod obliczenia strat ciepłą rurociągów preizolowanych systemów POJEDYNCZYCH została
zaprezentowana w normie PN:EN-13941.
Rys. Schemat do obliczeń cieplnych rurociągu
Straty ciepła w rurociągu zasilającym i powrotnym,
Φf i Φr, można obliczyć za pomocą wzorów:
a łączna strata ciepła wynosi:
gdzie:
U1 i U2 – współczynniki strat ciepła
tf i tr – temperatury w rurociągu zasilającym i powrotnym
ts – temperatura nienaruszonego gruntu na głębokości osi rurociągu Zc
W przypadku rurociągów o symetrycznej konstrukcji współczynniki strat ciepła można obliczyć
za pomocą wzorów:
a całkowity współczynnik strat ciepła:
gdzie:
RS – zdolność izolacyjna gruntu wyznaczona wg
Ri – zdolność izolacyjna izolacji wyznaczona
Rh – wymiana ciepła między rurociągami wyznaczona wg
gdzie:
M- odległość między rurociągami w [m]
Straty ciepła dla sieci niskoparametrowych dla warunków obliczeniowych sezonu grzewczego tj
parametrów 90°/65°, w izolacji STANDARD i PLUS podaje tabela 1, w tabeli 2 natomiast podano wielkość strat ciepła dla sieci wysokoparametrowych 130°/70°.
W kolejnych tabelach starty w rurociągach pojedynczych ciepłej wody i cyrkulacji dla różnych parametrów obliczeniowych gruntu.
11.2 Straty ciepła w rurach podwójnych
Metoda ta opracowana przez Politechnikę Lubelską, daje możliwość liczenia strat dla pary rurociągów o różnych średnicach rur przewodowych umieszczonych we wspólnym płaszczu osłonowym.
Rys. Schemat obliczeniowy
Strata ciepła 1 m rury preizolowanej podwójnej
o średnicy płaszcza Dz z dwoma rurami przewodowymi
o różnej średnicy i temperaturze obliczamy ze wzorów:
gdzie:
ΣR – suma całkowitych oporów przewodzenia rur
przewodowych (Rr), izolacji (Ris), rury płaszczowej (Rp)
oraz gruntu (Rg), (mK)/W
Δt – średnio ważona różnica temperatur czynnika i otoczenia obliczona wg wzoru:
rr, rf – promienie zewnętrzne odpowiednio rury górnej (o niższej temperaturze tr) oraz dolnej
(o wyższej temperaturze tf ), m
te – temperatura otoczenia czyli temperatura powietrza zewnętrznego przy gruncie , °C.
W tym miejscu należy zwrócić uwagę, że przy obliczeniach strat ciepła, zwłaszcza dla sieci ciepłej
wody i cyrkulacji, przyjmowanie wysokich (nawet +10°C) temperatur otoczenia powoduje znaczne
przekłamania przy określaniu ilości wody cyrkulacyjnej a co za tym idzie możliwość niespełniania obowiązujących wymagań co do temperatury ciepłej wody dostarczanej do odbiorców. Opór cieplny gruntu obliczamy ze wzoru:
a zastępczy opór cieplny ścianek dwóch rur przewodowych:
r1z, r1w – promień zewnętrzny i wewnętrzny rury górnej, m
r2z, r2w – promień zewnętrzny i wewnętrzny rury dolnej, m
Opór cieplny rury płaszczowej:
Opór cieplny przewodzenia izolacji:
przy czym
natomiast równoważny promień re i średnicę d:
gdzie:
Ris – opór cieplny izolacji rury preizolowanej złożonej z dwóch rur przewodowych o różnych średnicach, (mK)/W
Ri1 – opór cieplny izolacji rury preizolowanej złożonej z dwóch rur przewodowych o jednakowych
promieniach r1w dla rury górnej i r2w dla rury dolnej, (mK)/W
e1, e2 – odległość pomiędzy osią rury płaszczowej a osią rury przewodowej, m
rDw, rDr – wewnętrzny i zewnętrzny promień rury płaszczowej, m
Poniżej w tabeli przedstawiono straty ciepła obliczone według wzorów dla rur pracujących na parametrach 130°/70° oraz 90°/65° przy temp. obliczeniowej gruntu +1°C.
W kolejnych tabelach starty ciepła dla rurociągów ciepłej wody i cyrkulacji