cap 2 apa calda

INSTALAŢII SANITARE ŞI DE GAZE PENTRU CLĂDIRI MULTIZONLE ŞI

CU DESTINAŢII SPECIALE

Responsabil disciplină,

Şef lucr. dr. ing. Anagabriela Fărcaş

I.S.G.C.M.D.S

APĂ CALDĂ MENAJERĂ

CONSUMUL DE ENERGIE ca un factor de dezvoltare umană

consumul de energie depinde de:

- gradul de dezvoltare socială;

- gradul de dezvoltare industrial-tehnologic;

- cultură;

- venitul populaţiei.

I.S.G.C.M.D.S


Efectul consumului de energie

asupra calităţii vieţii

consumul de energie

consumul de energie

analfabetism

speranta de viata

mortalitatea infantila

I.S.G.C.M.D.S


CONSUMUL DE ENERGIE

� înainte de anii 70 - tehnologii energofage

� dupa anii 70:

- strategii pentru reducerea consumului de energie

- eficientizarea utilizării energiei

- reducerea emisiilor poluante

- dezvoltarea surselor şi a utilizării energiilor regenerabile

I.S.G.C.M.D.S


Structura consumurilor de energie pe ramuri

� Construcţii: 45%

� Industrie: 31%

� Transporturi: 22%

� Diverse: 2%

I.S.G.C.M.D.S


în Europa

- 70 % clădiri de locuit

- 30% clădiri comerciale şi administrative

I.S.G.C.M.D.S


necesarul de energie pentru clădiri este stabilit astfel:

� 65% prin arderea combustibililor;

o 40% gaz natural;

o 22% petrol;

o 3% combustibil solid.

� 25 % prin utilizarea electricităţii

� 10 % energii neconvenţionale

I.S.G.C.M.D.S


Consumurile energetice pentru un apartament

construit între 1970-1985

10%14%

21%55%

gaz natural iluminat preparare acm incalzire

I.S.G.C.M.D.S


4% 5%

9%

14%

16%

52%

răcire gătit apă caldă menajerăiluminat altele încălzire spaţiu

Repartiția consumului de energie în UE

locuințe

clădiri publice

I.S.G.C.M.D.S


10%

14%

21%

55%

gaz natural iluminatpreparare acm incalzire

0

50

100

150

200

250

300

350

RO UE Scandinavia Clădiri

inteligente

350

220

150

70

Repartiţia consumului de energie într-un apartament din România

(S = 82m2; 2,6 pers / ap; te

= -15oC; tint

= 20oC)

Consumul de energie pentru un apartament

mediu pe țări

I.S.G.C.M.D.S


Instalaţii de preparare apă caldă menajeră

I.S.G.C.M.D.S


Clasificare după modul de amplasare:

� instalaţii locale

� instalaţii centralizate

I.S.G.C.M.D.S


3 8 9

1

4

5

2

7 10 11 6 12

Instalaţii locale de prepararea a apei calde menajere cu

cazan de baie

1-cazan de baie;

2-sobă din fontă;

3-coş de fum;

4-arzător de gaze;

5-conductă de gaze;

6-conductă de apă rece;

7-racord de apă rece;

8-racord de apă caldă;

9-conductă de legătură la para duşului;

10-baterie amestecătoare;

11-robinet de închidere şi reglare;

12-cadă de baie.

Combustibil solid, gazos sau electric

I.S.G.C.M.D.S



cazan de fiert rufe

6

9

6

3

2

4

5

7

8

1

∆ h

1-cazan;

2-manta dublă;

3-coş de fum;

4-arzător de gaze;



7-conductă de apă caldă;

8-conductă de expansiune;

9-rezervor de rupere a presiunii.

I.S.G.C.M.D.S



cazan prevăzut cu rezervor de rupere a presiunii

1-cazan de baie;

2-colector de fum;

3-coş de fum;

4-arzător de gaze;


6-rezervor de rupere a presiunii;

7-conductă de alimentare cu apă rece a

rezervorului;

8-conductă de preaplin;

9-cadă de baie

7 68

3

1

2

5

4

9

I.S.G.C.M.D.S



serpentina amplasată în maşina de gătit

1-maşină de gătit;

2-serpentină;

3-rezervor de acumulare a apei calde

(boiler);

4-serpentina boilerului;


6-conductă de apă caldă;

7-ventil de reţinere;

8-ventil de siguranţă;

9-vas de expansiune;

10-conductă de preaplin.

68

3

910

4

7 5

1 2

I.S.G.C.M.D.S


13

16

2 14 12 517

1

3

15

9

10

4

7

6 8

11

18



I.S.G.C.M.D.S


10

9

6 8

1

316

7 11

2 12 515

4

14

13



I.S.G.C.M.D.S



încălzitoare cu gaz

1-conductă de alimentare cu apă;

2-robinet;

3-serpentină pentru încălzirea apei;

4-conductă de distribuție a apei calde;

5-conductă de alimentare cu gaze;

6-arzător;

7- racord pentru evacuarea gazelor de ardere;

8-duş.

7

8

4

2

16

5

3

I.S.G.C.M.D.S



încălzitoare cu gaz

I.S.G.C.M.D.S



încălzitoare electrice

2

5

43

6

7

8

10

9

11

11-rezervor metalic închis;

2-izolaţie termică;

3-rezistenţă electrică pentru

încălzirea apei;

4-termostat;

5-conductă de preaplin şi

alimentare cu apă caldă;

6-conductă de alimentare cu apă

rece;

7-buton de comandă;

8-circuit electric;

9-cadă de baie;

10-lavoar;

11-spălător de vase.

1

2

34

5

6 7 8 9 10

I.S.G.C.M.D.S



microcentrale pentru încălzirea spațiilor şi prepararea instantanee a

apei calde menajere

1-schimbător de căldură pe circuitul

agentului termic;

2-arzător;

3-schimbător de căldură pe circuitul apei

sanitare;

4-electropompă;

5-vas de expansiune;

6-conductă pentru apă rece;

7-conductă pentru apă caldă;

8-conductă întoarcere agent termic;

9-conductă ducere agent termic;

10-conductă pentru gaz.

16 10 12 6 2 15 1

1 2 15

11

13

14

3

98 7

5

48

2

14

I.S.G.C.M.D.S


Instalaţii centralizate de prepararea a apei calde menajere cu

boilere legate în paralel

1-boiler; 2-serpentina boilerului; 3-conductă de alimentare cu apă rece; 4-apometru; 5-conductă de ocolire;

6-conductă de distribuţie a apei calde de consum; 7-pompă pentru circulaţia apei calde de consum;

8-clapetă de reţinere; 9-conductă de circulaţie a apei calde de consum; 10-conductă de ducere a apei calde

pentru încălzire; 11-conductă de întoarcere a apei calde pentru încălzire; 12-termostat; 13-ventil cu trei căi,

acţionat cu motor electric; 14-termometru; 15-ventil de siguranţă; 16-circuit electric.

I.S.G.C.M.D.S




REGIMURI DE FUNCTIONARE

bilanţul termic:

Qs = Qc + Qa pentru regimul de acumulare-recuperare,

Qs

= Qa

pentru regimul de acumulare,

Qs = Qc pentru regimul de recuperare.

Qs - debitul total de căldură cedat de agentul termic primar, în W (kcal/h);

Qc - debitul de căldură preluat de apa caldă consumată în instalație, într-un interval de timp dat, în W(kcal/h);

Qa - debitul de căldură transmis apei acumulate în boiler în acelaşi interval,în W (kcal/h).

I.S.G.C.M.D.S



boilere legate în paralelDIMENSIONARE

Q = Go⋅ c⋅ (θ

ac- θ

ar)

Q - debitul orar de căldură necesar pentru prepararea apei calde de consum

G0

- debitul orar de apă caldă pentru ziua cu cel mai mare consum;

c - căldura specifică a apei calde de consum;

θac

, θar

- temperatura apei calde, respectiv reci.

Debitul orar de apă caldă

G - norma de consum de apă caldă de 600C pentru o persoană pe timp de o zi, în l/zi;

N - numărul de persoane din ansamblul de clădiri considerat;

P - variaţia consumului orar de apă caldă faţă de debitul zilnic, în procente.

100

PNGG

o

⋅⋅

=

I.S.G.C.M.D.S




V – volumul boilerului, în m3

θac.min

– temperaturile minime ale apei admise în boiler (+420C)

θac.max

– temperaturile maxime ale apei admise în boiler (+650C)

)(c

QV

minacmaxac

max.a

θ−θγ⋅=

Vc

Qmax,a

aracm⋅γ⋅

+θ=θTemperatura medie a apei calde din boiler

DIMENSIONARE

11

13

10

16

12

141

2

34

5

6

8

8

8

9

7

15

17

18

16 12

13 15

14

I.S.G.C.M.D.S



boilere şi aparate în contracurent, legate în paralel sau în serie

1-boiler; 2-serpentina boilerului; 3-conductă de alimentare cu apă rece; 4-apometru; 5-conductă de ocolire; 6-conductă

de distribuţie a apei calde de consum;7-pompa pentru circulaţia apei calde de consum;8-clapetă de reţinere;

9-conductă de circulaţie a apei calde de consum; 10-conductă de ducere a agentului termic; 11-conductă de întoarcere

a agentului termic; 12-termostat; 13-ventil cu trei căi acţionat cu motor electric; 14-termometru; 15-ventil de

siguranţă; 16-circuit electric; 17-schimbător de căldură în contracurent; 18-conductă de ocolire.

I.S.G.C.M.D.S




S – suprafaţa necesară de schimb de căldură, în m2,

Qs

– sarcina termică a schimbătorului de căldură, în W (kcal/h);

K – coeficientul global de transmitere a căldurii, în W/m2.k (kcal/m2.h.0C);

(∆θ)m

– diferenţa de temperatură, medie logaritmică, în 0C;

ϕ – coeficient de utilizare a suprafeţei de încălzire (ϕ = 0,8 pentru schimbătoare

cu ţevi de alamă).

m

s

)(K

QS

θ∆⋅ϕ=

DIMENSIONARE

I.S.G.C.M.D.S




θmin

max

θ1

θ

[ C]

θ1

θ2

θ2

S [m ]

'

"

"

'

2

min

max

minmax

log3,2

)(

θ

θ

θθθ

∆

∆

∆−∆=∆m

I.S.G.C.M.D.S




13

14

10

11

1215

16

1

8 7

G1

a

b

9

3

2

6

8 4

5

Gar

G r

Gc

θ1

θ1'

"

θac

θar

I.S.G.C.M.D.S



aparate în contracurent si rezervoare de acumulare a apei calde

1-schimbător de căldură în contracurent;2-rezervor de acumulare a apei calde de consum; 3-conducta de alimentare

cu apă rece; 4-apometru; 5-conductă de ocolire; 6-conductă de distribuţie a apei calde de consum; 7-pompă pentru

circulaţia apei calde de consum; 8-clapetă de reţinere; 9-conductă de circulaţie a apei calde de consum; 10-conductă

de ducere a agentului termic; 11-conductă de întoarcere a agentului termic; 12-termostat; 13-releu electronic

intermediar; 14-ventil cu trei căi acţionat de motor electric; 15-termometru; 16-ventil de siguranţă.

I.S.G.C.M.D.S




REGIMURI DE FUNCTIONARE

In funcţionarea unei astfel de instalaţii vor exista următoarele situaţii:

- când Gc< G

p, în instalaţia de preparare pătrunde un debit de apă rece Gar egal cu

debitul de apă caldă de consum Gc,care va fi aspirat de pompă, refulat în aparatul în

contracurent şi de acolo mai departe spre consumatori, urmând ca diferenţa (Gp - Gc) să fie

recirculată de sus în jos prin rezervorul de acumulare;

- când Gc

= Gp, întreg debitul de apă rece ce este egal cu debitul de apă caldă de

consum, trece prin schimbătorul de căldură şi este trimis apoi spre consumatori, prin rezervor

necirculând nici un debit;

- când Gc

> Gp, întregul debit de apă rece aspirat de pompă va fi trecut prin

schimbător şi de acolo direct la consumatori urmând ca diferenţa (Gc - Gp) necesară

consumatorilor să fie asigurată din recipienţii de acumulare, sub presiunea reţelei de apă rece;

- când Gc

= 0, în instalaţia de preparare a apei calde de consum nu pătrunde nici o

cantitate de apă rece astfel că pompa va recircula apa, între rezervorul de acumulare şi

aparatul în contracurent, până când temperatura apei calde din rezervorul de acumulare va

ajunge la valoarea prescrisă, în acest caz circulaţia apei prin rezervor fiind de sus în jos.

I.S.G.C.M.D.S




DIMENSIONARE

Calculul termic de dimensionare a instalaţiei cuprinde:

- determinarea volumului rezervorului de acumulare a apei calde

de consum şi alegerea rezervorului;

- determinarea suprafeţei de schimb de căldură necesare şi

alegerea schimbătorului de căldură în contracurent;

- determinarea parametrilor caracteristici ai pompei de circulaţie

şi alegerea pompei.

I.S.G.C.M.D.S



aparate în contracurent si rezervoare de acumulare a apei caldeH

0

P

R Ra-c-d-b

Rb-a

Ra-b

G

G'1

G1

G''1

ac

d b Gc

Gar

Graficul de funcţionare al instalaţiei de preparare a

apei calde menajere cu schimbătoare de căldură în

contracurent şi rezervoare de acumulare

θ''1 1

3

16

5

θar

4

Gar

G1;θ'1

11

10

14θx

θ'2

2

13

G2

θ''2

T12 6

15

16

θac

Gc

8 7

9

I.S.G.C.M.D.S

APĂ CALDĂ MENAJERĂInstalaţii centralizate de prepararea a apei calde menajere în două

trepte, cu schimbătoare de căldură, racordate la rețeaua de termoficare

1-schimbător de căldură în contracurent montat

în treapta întîi;

2-idem, montat în treapta a doua;

3-conductă de alimentare cu apă rece;

4-apometru;

5-conductă de ocolire;

6-conductă de distribuţie a apei calde de consum;

7-pompă pentru circulaţia apei calde de consum;

8-clapetă de reţinere;

9-conductă de circulaţie a apei calde de consum;

10-conductă de ducere a apei fierbinţi;

11-conductă de întoarcere a apei fierbinţi;

12-termostat;

13-releu electromagnetic;

14-ventil cu trei căi acţionat cu motor electric;

15-termometru;

16-ventil de siguranţă

I.S.G.C.M.D.S

APĂ CALDĂ MENAJERĂInstalaţii centralizate de prepararea a apei calde menajere în două

trepte, cu schimbătoare de căldură, racordate la rețeaua de termoficare

Q1 med = Go med ⋅c⋅(θx - θar)

1m1

1.med

1

(∆∆θK

QS

⋅

=

ϕ

Q2 = Qnec - Q1 max

Qnec = G0 max ⋅ c⋅(θac - θar) 22

2

2

m)(K

QS

θ∆⋅⋅ϕ=

I.S.G.C.M.D.S

APĂ CALDĂ MENAJERĂInstalaţii centralizate de prepararea a apei calde menajere cu

ajutorul energiei solare

1

5 6 23 11 7

13

3`

2`

8

4`129

8

10

4 4`

1-captator solar; 2-schimbător de

căldură cu agent termic încălzit în

captatorii solari; 2'-schimbător de

căldură cu agent termic de la o sursă

clasică de încălzire; 3-rezervor de

acumulare a apei calde încălzită cu

captatorii solari; 3'-idem, încălzită

de la o sursă clasică de încălzire; 4-

pompă de circulaţie a agentului

termic prin captatorii solari; 4'-

pompă de circulaţie între

schimbătorul de căldură alimentat de

la sursa clasică de încălzire si

acumulatorul de apă caldă; 4"-idem,

alimentat de la captatorii solari şi

acumulatorul de apă caldă; 5-vas de

dezaerisire; 6-vas de expansiune; 7-

vană automată cu trei căi; 8-

regulator electronic; 9-contor de apă

rece;10-conductă de circulaţie a

apei spre captatorii solari;11-

conductă de ocolire;12-conductă de

apă rece; 13-conductă de apă caldă

de consum.

I.S.G.C.M.D.S



1-captator solar ; 2'-

schimbător de căldură cu

agent termic de la o sursă

clasică de încălzire; 3-rezervor

de acumulare a apei calde

încălzită cu captatorii solari;

3'-idem, încălzită de la o sursă

clasică de încălzire; 4-pompă

de circulaţie a agentului

termic prin captatorii solari;

4'-pompă de circulaţie între

schimbătorul de căldură

alimentat de la sursa clasică de

încălzire şi acumulatorul de

apă caldă; 5-vas de

dezaerisire; 6-vas de

expansiune; 7-vană automată

cu trei căi; 8-regulator

electronic; 9-contor de apă

rece; 10-conductă de circulaţie

a apei spre captatorii solari;

11-conductă de ocolire; 12-

conductă de apă rece; 13-

conductă de apă caldă de

consum.

4

1

5 6

9 4`12

8

73

13

2`

3`

81011

I.S.G.C.M.D.S



I.S.G.C.M.D.S


Instalaţii de recirculare a apei calde menajere

Circulaţia apei calde se poate realiza:

- gravitaţional datorită presiunii termice

- forţat cu ajutorul unor electropompe.

I.S.G.C.M.D.S

APĂ CALDĂ MENAJERĂInstalaţii de recirculare a apei calde menajere

1, 2, 3, 4 - puncte caracteristice de

calcul;

5-conductă de alimentare cu apă rece;

6-conductă de distribuţie a apei calde

de consum;

7-conductă pentru circulaţia apei

calde de consum;

8,9-conducte de ducere, respectiv de

intoarcere a agentului termic;

10-boiler

3

4h1

2h

3h

1

2

6

5

8

9

7

10

Presiunea disponibilă în cazul instalaţiei de circulaţie a apei calde de consum, prin

gravitaţie, reprezentată în figura de mai sus, este:

CIRCULAŢIA GRAVITAŢIONALĂ

3d4d3c4c3

2d3d2c3c2

1d2d1c2c1

disp h2

γγ

2

γγh

2

γγ

2

γγh

2

γγ

2

γγH

+−

+++

+−

++

+−

+=

I.S.G.C.M.D.S



Dimensionarea se face parcurgându-se următoarele etape:

�determinarea pierderilor de căldură care au loc prin pereţii conductelor de

distribuţie, la o cădere maximă de temperatură de 50C;

�determinarea debitelor de apă care trebuie circulate pe fiecare tronson;

�determinarea temperaturilor rezultate în fiecare punct al reţelei;

� determinarea presiunii de care se dispune pentru a asigura circulaţia;

�stabilirea pierderilor de sarcină care se produc pe conducte la trecerea debitelor de

apă respective şi verificarea încadrării în presiunea disponibiliă, efectuând unele

recalculări, dacă este nevoie.

CIRCULAŢIA GRAVITAŢIONALĂ

T

S

B

B

B

BB

B

B

B

B

B

B

B

BB

B

B

P

C

Po

SC

I.S.G.C.M.D.S



CIRCULAŢIA FORŢATĂ

B – bloc ; P – primarie ; T – teatru ; S – scoala ; C – cresa ; Sc – schimbator de caldura;

Pc – pompa circulatie.

I.S.G.C.M.D.S



CIRCULAŢIA FORŢATĂ

In desfăşurarea, calculului se vor respecta următoarele etape:

- se dimensionează reţeaua de distribuţie;

- în baza diametrelor tronsoanelor de distribuţie se impun diametrele

tronsoanelor de circulaţie cu 1-2 dimensiuni standardizate mai mici;

- se calculează pierderile de căldură pe fiecare tronson al reţelei de distribuţie,

considerându-se o cădere de temperatură de maxim 25 0C;

- se calculează debitele de circulaţie pe fiecare tronson;

- se efectuează calculul hidraulic, determinându-se căderea totală de presiune;

- se alege electropompa pentru circulaţia apei calde.

cap 2 apa calda

Documents