Wykład 14Zabezpieczenie układu przygotowania cwu

13.06.2016 odbędzie się kolokwium zaliczeniowe

Na 13:00 – osoby do nr 78 na liście (do p.

Lisewskiego)

Na 14:00 – osoby od nr 79 na liście (od p.

Lorenza)

Proszę przynieść: linijkę, kalkulator oraz coś do pisania. Kartki będą rozdawane.

Zabronione jest korzystanie z telefonów komórkowych !

Wykład 14

Zabezpieczenie układu przygotowania cwu

……….

Kompensacja wydłużeń

termicznych

ZABEZPIECZENIE URZĄDZEŃ PRZYGOTOWANIA CWU

NORMA PN-76/B-02440

SCHEMATY ZABEZPIECZEŃ DLA

SYSTEMU ZAMKNIĘTEGO

ART_Z– automatyczny regulator temperatury – zamykający RO – rura odprowadzająca

ART_Z– automatyczny regulator temperatury – zamykający ART_o– automatyczny regulator temperatury – otwierający RO – rura odprowadzająca

ZAWORY BEZPIECZEŃSTWA

Lokalizacja zaworu bezpieczeństwa

• Bezpośrednio na podgrzewaczu cwu lub na przewodzie odprowadzającym wodę z podgrzewacza, jeżeli temp. czynnika grzejnego przekracza 90% temp. wrzenia wody przy dopuszczonym ciśnieniu podgrzewacza

• Na dopływie zimnej wody do podgrzewacza, jeżeli temp. czynnika grzejnego nie przekracza 90% temp. wrzenia wody przy dopuszczonym ciśnieniu podgrzewacza

Średnica kanału dolotowego

1. Dla urządzeń cwu zasilanych czynnikiem grzejnym o temperaturze do 165°C i ciśnieniu czynnika grzejnego niższym od ciśnienia dopuszczonego podgrzewacza, jak również dla podgrzewaczy elektrycznych

• G – przepustowość ZB [kG/h]

G = 0,16 · V

• V - pojemność wodna podgrzewacza lub podgrzewacza i zasobnika ciepłej wody, l

Średnica kanału dolotowego

2. Dla urządzeń cwu zasilanych czynnikiem grzejnym o temperaturze do 165°C i ciśnieniu czynnika grzejnego wyższym od ciśnienia dopuszczonego podgrzewacza

• G – przepustowość ZB [kG/h]

Oznaczenia:

• α_c – współczynnik wypływowy zaworu bezpieczeństwa (dla wody) wg karty kat.

• α_c1 – współczynnik wypływowy wody grzejnej dla pękniętej rury grzejnej - α_c1 =1 niezależnie od średnicy rury (wężownicy)

• γ – ciężar objętościowy wody użytkowej przy temperaturze dopuszczonej tej wody, kG/m³

• γ₁ – ciężar objętościowy wody grzejnej przy najniższej, występującej na zasileniu

podgrzewacza, temperaturze tej wody, kG/m³

Oznaczenia:

• b – współczynnik zależny od różnicy ciśnienia czynnika grzejnego i ciśnienia dopuszczonego podgrzewacza – należy przyjmować:

– b=1 gdy (p₃-p₁)≤5 kG/cm² - b=2 gdy (p₃-p₁)>5 kG/cm²

• F – powierzchnia przekroju wewnętrznego rury grzejnej (wężownicy), mm²

• p₁ – ciśnienie dopuszczone podgrzewacza, kG/cm²

• p₂ – ciśnienie na wylocie z zaworu (przy wylocie do atmosfery równe 0), kG/cm²

• p₃ – ciśnienie czynnika grzejnego na zasileniu podgrzewacza, kG/cm²

KOMPENSACJA WYDŁUŻEŃ TERMICZNYCH

Wydłużenia termiczne przewodów

• W większości instalacji temperatura pracy różni się od temperatury, w jakiej odbywał się jej montaż.

• Dodatkowo podczas eksploatacji występują często wahania temperatury, efektem czego są wydłużenia termiczne przewodów, którego wielkość zależy od rodzaju materiału, z którego wykonane są przewody.

Wydłużenia termiczne przewodów

• Jest to zjawisko na tyle istotne, że jego zlekceważenie może doprowadzić w skrajnym przypadku do uszkodzenia przewodów.

Wydłużenia termiczne przewodów

• Wydłużalność temperaturowa materiałów stosowanych w technice instalatorskiej nie jest wielkością liniową, jednak dla uproszczenia obliczeń, w pewnym zakresie temperatur, aproksymuje się ją do postaci liniowej, wprowadzając pojęcie współczynnika rozszerzalności liniowej α.

Współczynnik rozszerzalności liniowej α

• Współczynnik ten określa, o jaką wartość nastąpi przyrost długości materiału przy zmianie temperatury o 1 K.

• Dla potrzeb techniki instalatorskiej wartość tego współczynnika podaje się w mm/(m· K), a więc jako przyrost w mm, o jaki zwiększy się metrowy odcinek przewodu przy zmianie temperatury o 1 K.

Wartości współczynnika α dla materiałów instalacyjnych

Materiał α [mm/(mK)

Stal Miedź PVC CPVC PE PEX PP

PP Stabi PB

Rura wielowarstwowa

0,0115 0,0166 0,08 0,07 0,16 0,14 0,183 0,06 0,13 0,025

Wydłużenie termiczne rurociągu

Oblicza się z zależności:

∆ = · ∆ · [ ] gdzie:

L – początkowa długość przewodu [m]

UT – różnica temperatur [K]

α – współczynnik rozszerzalności liniowej [mm/(mK)]

Wydłużenie termiczne rurociągu

Za wartość L należy przyjąć odcinek pomiędzy punktem stałym (nieprzesuwnym) umieszczonym na przewodzie i elementem kompensującym wydłużenie.

Różnicę temperatur PT należy przyjmować jako różnicę pomiędzy temperaturą, w której przeprowadzono montaż przewodów (t_m) i maksymalną temperaturą roboczą czynnika w instalacji (t_i). PT=t_i-t_m

Rury miedziane

Rury PP i PP Stabi

Dodatkowo nasuwa się jeszcze jeden istotny wniosek:

ROZSZERZALNOŚĆ RUR NIE ZALEŻY OD ICH ŚREDNICY

Średnica ma znaczenie dopiero przy doborze kompensacji.

METODY KOMPENSACJI

• Rozwiązanie kompensacji wymaga zastosowania trzech podstawowych elementów:

– podpór przesuwnych PP, – punktów stałych PS,

– kompensatorów kształtowych KK lub

kompensatorów osiowych (mieszkowych) KO.

• Prawidłowy dobór i montaż wszystkich tych elementów gwarantuje bezpieczną pracę instalacji i podczas przenoszenia wydłużeń.

Podpory przesuwne

• Jako podpory przesuwne wykorzystuje się zwykle uchwyty do rur z przekładką gumową.

• Mają one za zadanie utrzymywać rurociąg w osi montażu, pozwalając jednocześnie na swobodne przesuwanie się rur wewnątrz.

– nie należy ich montować tuż przy złączach, gdyż może to prowadzić do zablokowania przesunięcia przewodów.

Należy również zwrócić uwagę na ich usytuowanie względem kompensatorów, gdyż uniemożliwiają one ruch poprzeczny do osi rurociągu.

• Powinny być wykonane solidnie, tak aby nie uległy zniszczeniu, narażając tym samym na zniszczenie miejsca kompensacji.

Punkty stałe

• Są to miejsca, które dzielą niejako instalację na odcinki poddane kompensacji.

• Ich zadaniem jest niedopuszczenie do przemieszczenia się rur pod wpływem działania sił działających na instalacje podczas pracy. Chodzi tu zarówno o naprężenia od zmian długości, jak i od ciśnienia wewnątrz.

Punkty stałe

• montaż podpór stałych jest obowiązkowy w następujących wypadkach:

o przy punktach czerpalnych,

o przed i za instalowaną na przewodzie armaturą lub dodatkowym uzbrojeniem (filtry, wodomierze, osadniki, itp.).

opowinny być montowane przy złączach np. po obu stronach trójnika

• Podpory stałe

• a) podpora stała wykonana z dwóch złączek,

1 - uchwyt mocujący,

• 2 -złączka,

• 3 – trójnik

• b) podpora stała wykonana przy użyciu złączki i trójnika

Uchwyty stałe w instalacjach miedzianych można uzyskać za pomocą:

• – nalutowania nakładek ustalających nieprzesuwne położenie przewodu w uchwycie mocującym,

• – dwustronne mocowanie nalutowanej tulei.

Maksymalne odległości pomiędzy punktami mocowania przewodów poziomych wykonanych ze stali ocynkowanej

Średnica nominalna DN[mm] Odległość między podporami [m]

15 – 20 1,5

25 2,2

32 2,6

40 3,0

50 3,5

65 3,8

80 4,0

100 4,5

Odległości pomiędzy punktami mocowania przewodów pionowych wykonanych ze stali ocynkowanej

• Rury stalowe mocuje się do ścian jednym uchwytem umieszczonym w połowie kondygnacji (nie wyższej niż 3,0 m) w przypadku

przewodów pionowych. Istnieje jednak przypadek, w którym uchwyt będzie zbędny, ponieważ w przejściu przez kondygnację

zastosowano tuleję, a średnica użytej rury jest nie mniejsza niż 15 mm oraz posiada jeden punkt stały.

• W pozostałych przypadkach dla kondygnacji wyższych odstęp między uchwytami nie powinien przekraczać wartości podanych w tabeli

• Tabela 4. Odstęp między uchwytami przy kondygnacjach wyższych

• Średnica rury w mm Odstęp między uchwytami

• 15÷20 mm 3,0 m

• 25÷32 mm 4,0 m

• 40÷65 mm 6,0 m

Tabela Maksymalne odległości pomiędzy punktami mocowania przewodów poziomych wykonanych z miedzi

• Dla pionowo mocowanych odcinków rur miedzianych odległości pomiędzy

uchwytami można zwiększyć:

• – dla rur o średnicach do 22 mm – o 30%,

• – dla rur o średnicach powyżej 22 mm – o 10%.

Tabela 7. Maksymalne odległości pomiędzy punktami mocowania przewodów

poziomych wykonanych z PVC, PE, PP, PB

• Mocowanie przewodów

• Przewody poziome powinny być mocowane do istniejących w obiekcie elementów konstrukcyjnych za pomocą podpór stałych i ruchomych.

Odstępy między miejscami podparcia powinny być tak dobrane aby zapewnić kompensację przewodów.

• Rozstawienie podpór stałych powinno wynikać z usytuowania

kompensatorów na trasie przewodu oraz lokalizacji punktów czerpalnych.

• Dla przewodów prowadzonych pionowo odległości pomiędzy podporami mogą być zwiększone o 30 % w stosunku do przewodów poziomych. W miejscu odgałęzienia przewodu na kondygnacje powinno być zastosowane ramię kompensacyjne.

• Na przewodach pionowych prowadzonych w wydzielonych wnękach instalacyjnych, bruzdach można pominąć stosowanie kompensacji biorąc pod uwagę możliwości wystąpienia wyboczeń przewodów.

• W przypadkach montowania na odcinkach przewodów elementów armatury powinno się przed i za nimi lokalizować podpory stałe bądź przesuwne.

KOMPENSACJA NATURALNA

Polega na odpowiednim ułożeniu instalacji, dzięki któremu, w celu kompensacji zmian długości przewodów, można wykorzystać elastyczność rur.

W tym celu konieczne jest stworzenie ruchomego ramienia o odpowiednich wymiarach poprzez prawidłowe rozmieszczenie mocowań.

Konieczną długość ramienia (A) L_s mocowań, w zależności od zmian długości przewodów rurowych, określa się na podstawie obliczeń lub tabel.

Dla instalacji układanych pod tynkiem swobodne rozszerzenie cieplne należy zapewnić poprzez osłonięcie instalacji elastycznym materiałem o odpowiedniej grubości. Szczególną uwagę zwrócić trzeba na miejsca przechodzenia instalacji przez stropy - o ile nie wyznaczono tam celowo stałego punktu mocowania.

W technice instalacyjnej stosowane są następujące sposoby kompensacji wydłużeń cieplnych:

a)− przy pomocy odcinka giętkiego

b)− z wykorzystaniem ramienia elastycznego – najczęściej wykorzystywane w praktyce

Oznaczenia:

PP - podpora przesuwna, PS - podpora stała,

Ls - długość odcinka giętkiego,

∆L - wydłużenie odcinka przewodu.

Obliczenie długości ramienia elastycznego L_s

= · · ∆ [mm]

gdzie:

L_s– wymagana długość odcinka giętkiego [mm]

K – stała materiałowa wg katalogu producenta [-]

K=30 dla PP-3 K=20 dla PP-R

D_z– średnica zewnętrzna rury [mm]

UL – wydłużenie odcinka przewodu obliczone dla danej różnicy temperatur [mm]

Długość ramienia elastycznego dla miedzi i PVC

• Miedź – wg tabeli w wytycznych COBRTI

• PVC – wg

katalogu NIBCO

KOMPENSACJA KSZTAŁTOWA

Jeżeli naturalne ułożenie instalacji nie umożliwia wystarczającej kompensacji zmian długości, należy zamontować dedykowany do tego zadania element, tj. kompensator kształtowy - kompensator U-kształtowy.

Zbudowany on jest z dwóch połączonych ze sobą ramion elastycznych. Umożliwia to kompensację dwukrotnie większych wydłużeń niż w przypadku pojedynczego ramienia elastycznego.

Kompensator U-kształtowy

Oznaczenia:

PP - podpora przesuwna, PS - podpora stała,

∆L - wydłużenie odcinka przewodu, SA - odstęp bezpieczeństwa, Lu - długość ramion kompensatora, Wu - szerokość kompensatora.

W przypadku kompensatora U-kształtowego należy oprócz wymiaru Ls, dodatkowo określić szerokość kompensatora, czyli odstęp pomiędzy jego pionowymi ramionami (wg wzoru lub tabel w zależności od materiału)

Dla PP-R: = 2 · ∆ + [ ]

gdzie: W_u– odległość między ramionami kompensatora [mm]

SA – odstęp bezpieczeństwa, dla PP-R=150 mm

Dla PVC wg katalogu NIBCO:

wg wykresu

Dla rur miedzianych wg wytycznych COBRTI:

Kompensator z czterech kolan 90º

KOMPENSATORY OSIOWE

Kompensatory osiowe, zwane także od ich konstrukcji kompensatorami mieszkowymi, przejmują zmiany długości wzdłuż przewodów rurowych wywołane zmianami temperatury.

Konstrukcja kompensatorów tego typu oparta jest na mieszkach sprężystych, których sztywność jest znacznie mniejsza od sztywności kompensowanych przewodów.

Stosowane w rurach miedzianych.

Stosowane jeśli przy układaniu przewodu jest mało miejsca, co najczęściej ma miejsce podczas układania przewodów w szachtach instalacyjnych.

Podstawą prawidłowej pracy tego typu kompensatorów są właściwie zwymiarowane i umieszczone punkty stałe oraz podpory przesuwne.

Należy przy tym pamiętać, ze każdy kompensator ma ograniczoną zdolność kompensacji, a zatem podstawą właściwego doboru kompensatora jest określenie długości odcinka rurociągu, którego zmiany długości będą kompensowane.

Wiąże się to z prawidłowym podziałem rurociągu na odcinki kompensowane, tj. zaprojektowaniem rozstawu podpór stałych tak, aby przy maksymalnych zmianach temperatury nie została przekroczona zdolność kompensacyjna mieszków.

Zapewni to prawidłową pracę instalacji i zagwarantuje ich trwałość zmęczeniową, obliczoną zwykle na około 1000 pełnych cykli pracy, tj.

katalogowa wartość rozciągnięcia i ściśnięcia przy maksymalnym ciśnieniu roboczym temperaturze ok. 20^oC.

Kompensatory mieszkowe wymagają podczas montażu ścisłego przestrzegania wytycznych producenta, nie wolno ich przeciążać.