| CATEGORII DOCUMENTE |
| Animale | Arta cultura | Divertisment | Film | Jurnalism | Muzica |
| Pescuit | Pictura | Versuri |
COLEGIUL TEHNIC DE INDUSTRIE ALIMENTARA CRAIOVA
SCOALA TEHNICA DE MAISTRII
SPECIALIZAREA: Maistru frigotehnist
PROIECT DE DIPLOMA
TEMA PROIECTULUI
Instalatia de incalzire si preparare
a apei calde menajere
cu ajutorul unei pompe de caldura
pentru un imobil cu birouri
Argument
Aceasta lucrare prezinta instalatia pentru incalzirea unui imobil cu birouri folosind o pompa de caldura. Pompa de caldura este un sistem de incalzire care utilizeaza surse regenerabile de caldura.
Sistemele de incalzire care utilizeaza energie regenerabila, insotite de eficienta termica ridicata a cladirilor, sunt foarte importante pentru reducerea emisiilor de CO2 si a consumului de combustibil, subiecte de larg interes in Uniunea Europeana.
Nici una dintre solutiile de incalzire, care folosesc surse regenerabile de energie nu sunt nici pe departe mai putin convenabile, sau mai dificil de utilizat decat solutiile moderne care utilizeaza combustibili lichizi sau gazosi, datorita posibilitatii de reglare a puterii si a controlului automatizat.
Prima parte a lucrarii contine un scurt memoriu tehnic in care se prezinta rolul si functionarea sistemelor de incalzire imobilelor, importanta utilizarii surselor regenerabile de energie, modul in care este amplasat imobilul cu birouri considerat, dimensiunile acestuia, precum si temperaturile care intervin in efectuarea calculelor pentru determinarea necesarului
de caldura specific acestui imobil.
A doua parte a lucrarii contine memoriul justificativ, de calcul, care este structurat in zece capitole. In primul capitol s-a calculat influenta unui strat de izolatie termica asupra necesarului de caldura. Al doilea capitol prezinta calculul necesarului de caldura pentru imobilul cu birouri considerat .In cel de-al treilea capitol s-au prezentat solutiile tehnice de incalzire care utilizeaza pompe de caldura . In capitolul al patrulea s-a efectuat o analiza pentru alegerea ciclului si agentului pentru pompa de caldura utilizata. In capitolul cinci s-a efectuat calculul termic al sistemului de incalzire utilizand diferite pompe de caldura. Capitolul sase prezinta analiza tehnico-economica si alegerea solutiei optime a pompei de caldura. In capitolul sapte este prezentat calculul de dimensionare si alegere a aparatelor componente. Capitolul opt cuprinde schema de automatizare a instalatiei term ice cu pom p a de c a ldur a . Capitolul al noualea contine o tema tehnologica, mai precis un itinerar tehnologic efectuat in scopul realizarii unui reper aflat in componenta instalatiei termice proiectate. In capitolul zece este prezentata tema economica.
La finalul lucrarii a fost atasata lista bibliografica.
I.Memoriu tehnic
1. Descrierea rolului si functionarii sistemelor de incalzire a imobilelor
Pentru a asigura confortul termic necesar desfasurarii, in bune conditii, a activitatilor, orice imobil trebuie prevazut cu o instalatie pentru incalzire, care sa poata acoperi necesarul de caldura si debitul necesar de apa calda menajera.
Instalatia termica transforma energia calorica a combustibililor in energie termica. Dintre combustibilii utilizati in instalatiile termice cea mai mare pondere o au combustibili fosili cum ar fi gazul metan, lemnul , carbunele.
Unul din principalele obiective ale politicilor energetice mondiale este reducerea consumurilor de combustibil fosil. In aceasta ordine de idei, folosirea surselor regenerabile de energie, pentru incalzirea locuintelor, este un obiectiv interesant care are ca scop, in contextul dezvoltarii durabile, cresterea sigurantei in alimentarea cu energie, protejarea mediului inconjurator si dezvoltarea la scara comerciala a tehnologiilor energetice viabile.
Instalatiile termice care folosesc surse de energie regenerabile sunt, in prezent, o solutie buna pentru o energie ieftina si relativ curata. Deoarece energiile regenerabile nu produc emisii poluante prezinta reale avantaje pentru mediul mondial si pentru combaterea poluarii locale. Obiectivul principal al folosirii energiilor regenerabile il reprezinta reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera. Studiile oamenilor de stiinta au devenit in ultimii ani din
ce in ce mai unanime in a aprecia ca o crestere puternica a emisiilor mondiale de gaze cu efect de sera va conduce la o incalzire globala a atmosferei terestre de 2 - 6 oC, pana la sfarsitul acestui secol, cu efecte dezastroase asupra mediului inconjurator.
Tinand seama de timpul de implementare a unor noi tehnologii si de inlocuire a instalatiilor existente, este necesar sa se accelereze ritmul de dezvoltare a noilor tehnologii curate si a celor care presupun consumuri energetice reduse.
Pentru utilizarea practica a surselor de energie pe langa o temperatura cat mai constanta pe parcursul intregului an mai trebuie respectate urmatoarele criterii:
- disponibilitate suficienta
- capacitate cat mai mare de acumulare
- nivel cat mai ridicat de temperatura
- regenerare suficienta
- captare economica
- timp redus de asteptare
- sa nu fie coroziva
Utilizarea aerului drept sursa de caldura se recomanda in special in cazul cladirilor existente, unde pompele de caldura aer-apa sau aer-aer isi pot aduce contributia la incalzire prin functionarea in sistem bivalent, completand deci incalzirea clasica bazata pe arderea unui combustibil.
Puterea termica a agregatelor de pompa de caldura functionand cu aer ca sursa de caldura este stabilita de catre constructorul acestora inca din fabrica.
Pompele de caldura aer-apa pot functiona pe perioada intregului an, intocmai ca si pompele de caldura ce extrag caldura din sol sau din apa freatica.
Trebuie insa observat faptul ca puterea termica de incalzire a unei astfel de pompe de caldura variaza foarte mult in functie de temperatura aerului sursa de caldura. Astfel, la inceputul si sfarsitul perioadei de incalzire (toamna si primavara), puterea termica de incalzire este mult mai mare decat in cea mai rece zi a anului si simtitor mai mare decat necesarul de caldura al cladirii(daca pompa de caldura a fost gandita sa functioneze in regim monovalent).
Din acest motiv , un astfel tip de pompa de caldura trebuie dotata cu un sistem de reglare a puterii termice livrate consumatorului de caldura
Aerul evacuat din sistemele de climatizare reprezinta o sursa de caldura obisnuita pentru pompele de caldura din cladirile comerciale si rezidentiale. Prin recuperarea caldurii din aerul evacuat, pompele de caldura realizeaza incalzirea apei si/sau a spatiilor. In timpul perioadei de incalzire sau chiar in decursul intregului an este necesara functionarea continua a sistemului de climatizare-ventilare. Unele tipuri de pompe de caldura sunt astfel proiectate incat sa utilizeze atat aer ambiant cat si aer evacuat.
In cazul cladirilor mari, pompele de caldura avand ca sursa de caldura aerul evacuat sunt de multe ori cuplate cu sisteme de recuperare a caldurii de tipul aer-aer.
Apa freatica prezinta o temperatura constanta (4-10ºC) in multe zone. Pentru utilizarea ei sunt utilizate sisteme inchise sau deschise. In sistemele deschise, apa subterana este pompata , racita si apoi reinjectata intr-un put separat sau returnata catre apa de suprafata. Sistemele de suprafata trebuiesc proiectate cu mare atentie, pentru evitarea problemelor legate de inghet, coroziune si colmatare. Sistemele inchise pot fi sisteme cu detenta directa (in care agentul termic de lucru vaporizeaza in interiorul tevilor montate subteran), sau sisteme cu agent intermediar. Sistemele cu agent intermediar prezinta in general performante tehnice mai scazute, dar sunt mai usor de intretinut. Dezavantajul major al acestor pompe de caldura este costul ridicat al lucrarilor pentru exploatarea sursei de caldura. Exista totodata posibilitatea unor constrangeri suplimentare generate de legislatia privitoare la protectia stratului de apa freatica si la preintampinarea poluarii solului.
Solul prezinta aceleasi avantaje ca si apa freatica , si anume are temperaturi medii anuale ridicate. Caldura este extrasa cu ajutorul unor conducte ingropate orizontal sau vertical in sol, iar sistemele pot fi de asemenea cu detenta directa sau sisteme cu agent intermediar.
Capacitatea termica a solului depinde de umiditatea acestuia si de conditiile climatice.Datorita extragerii de caldura din sol, temperatura acestuia va scadea in decursul perioadei de incalzire. In regiunile foarte reci, cea mai mare parte a caldurii este extrasa sub forma de caldura latenta ,atunci cand solul ingheata. Cu toate acestea in timpul perioadei de vara, radiatia solara incalzeste solul, iar refacerea potentialului termic este posibila in totalitate.
Solul prezinta capacitatea de a inmagazina sezonier caldura provenita de la soare, lucru care conduce la obtinerea unei temperaturi relativ constante a acestei surse de caldura si la atingerea unor coeficienti sezonieri de performanta de valori ridicate.
Contributia energiei geotermice - adica a acelui flux de caldura indreptat de la interiorul catre exteriorul pamantului- este atat de redusa incat poate fi neglijata .Rezulta deci ca energia extrasa din sol de catre acest tip de pompe de caldura provine aproape exclusiv de la soare.extragerii de caldura din sol, temperatura acestuia va scadea in decursul perioadei de incalzire. In regiunile foarte reci, cea mai mare parte a caldurii este extrasa sub forma de caldura latenta ,atunci cand solul ingheata. Cu toate acestea in timpul perioadei de vara, radiatia solara incalzeste solul, iar refacerea potentialului termic este posibila in totalitate.
Solul prezinta capacitatea de a inmagazina sezonier caldura provenita de la soare, lucru care conduce la obtinerea unei temperaturi relativ constante a acestei surse de caldura si la atingerea unor coeficienti sezonieri de performanta de valori ridicate.
poate fi neglijata .Rezulta deci ca energia extrasa din sol de catre acest tip de pompe de caldura provine aproape exclusiv de la soare.extragerii de caldura din sol, temperatura acestuia va scadea in decursul perioadei de incalzire. In regiunile foarte reci, cea mai mare parte a caldurii este extrasa sub forma de caldura latenta ,atunci cand solul ingheata. Cu toate acestea in timpul perioadei de vara, radiatia solara incalzeste solul, iar refacerea potentialului termic este posibila in totalitate.
Solul prezinta capacitatea de a inmagazina sezonier caldura provenita de la soare, lucru care conduce la obtinerea unei temperaturi relativ constante a acestei surse de caldura si la atingerea unor coeficienti sezonieri de performanta de valori ridicate.
Capacitatea termica a solului depinde de umiditatea acestuia si de conditiile climatice.Datorita
Pompele de caldura pentru cladirile de locuit si care utilizeaza solul drept sursa de caldura
sunt astazi executate sub forma de instalatii compacte, ce pot fi montate cu usurinta in cladire.
Caldura preluata de la sursa de caldura este transportata cu ajutorul unui amestec antigel, al carui punct de inghet se situeaza la circa -15 ºC. Prin aceasta se asigura faptul ca sonda nu va ingheta in timpul functionarii. Schema acestui circuit este prezentata in figura de mai jos
Extragerea caldurii din sol se poate face cu ajutorul unui sistem de tevi din
material sintetic, cu o mare suprafata de transfer Caldura geotermala poate fi utilizata ca sursa de caldura acolo unde apa freatic este foarte putina sau lipseste total. Adancimea forajelor atinge 100200m.
Atunci cand este necesara o capacitate termica ridicata, forajele se fac inclinat pentru a cuprinde un volum mai mare se stanca. Acest tip de pompa de caldura este intotdeauna conectat la un sistem de agent intermediar realizat din conducte din plastic.
Unele dintre pompale de caldura de acest tip destinate cladirilor comerciale utilizeaza masivul pentru acumularea caldurii sau a frigului. Costurile ridicate ale operatiunilor de foraj impiedica insa utilizarea caldurii geotermale ca sursa pentru pompele de caldura domestice.
Apa de rau si de lac este in principiu o sursa foarte buna de caldura dar are ca principal dezavantaj o temperatura scazuta in timpul iernii (apropiata de 0 ºC). Din acest motiv trebuie luate masuri de siguranta pentru a evita inghetarea vaporizatorului.
Apa de mare este o sursa excelenta de caldura si este utilizata in special pentru pompe de caldura de puteri medii si mari. La adancimea de 25-50m, apa de mare are temperatura constanta 5-8ºC, iar formarea ghetii nu mai constituie o problema (Punctul de inghet este la -2 ºC).Se pot folosi atat sistemele cu detenta directa cat si sistemele cu agent intermediar.
Pentru preintampinarea coroziunii si a colmatarii cu substante organice trebuiesc luate masuri constructive speciale in realizarea schimbatoarelor de caldura a pompelor si a conductelor.
Apa tehnologica se caracterizeaza prin temperaturi constante si relativ ridicate in tot
timpul anului. Principalele probleme sunt legate de distanta pana la utilizator si de variatia fluxului de caldura transportat. Ca posibile exemple privind sursele de caldura din aceasta categorie sunt: efluentii provenind din canalizare (apa de canalizare tratata si netratata), efluentii industriali, precum si apa de racire (pentru condensare) de la procese industriale sau din producerea de energie electrica.
2. Importanta folosirii surselor de energie regenerabile
Sursele fosile poseda proprietati foarte folositoare care le-au facut foarte populare in ultimul secol. Din nefericire, sursele fosile nu sunt regenerabile. Mai mult decat atat, acestea
sunt responsabile de emisiile de CO2 din atmosfera, care sunt daunatoare unui climat ecologic.
Utilizarea in continuare a surselor de energie fosile ar produce o crestere a emisiilor de
CO2 care este reprezentata in figura
.
Cresterea emisiilor de CO2 generate prin arderea surselor fosile de energie
In anul 2000, ponderea surselor regenerabile in productia totala de energie primara pe plan mondial era de 13,8 %. Din analiza ratelor de dezvoltare din ultimele trei decenii se observa ca energia produsa din surse regenerabile a inregistrat o crestere anuala de 2%.
Prin schimbul natural dintre atmosfera, biosfera si oceane pot fi absorbite circa 11 miliarde de tone de CO2 din atmosfera (sau 3 miliarde de tone echivalent carbon), ceea ce
reprezinta circa jumatate din emisiile actuale ale omenirii. Aceasta a condus la o crestere permanenta a concentratiei de CO2 din atmosfera de la 280 de ppm inainte de dezvoltarea industriala la 360 ppm in prezent.
Estimand ca la sfarsitul acestui secol populatia globului va atinge circa 10 miliarde de locuitori, in conditiile unor drepturi de emisie uniforme pentru intreaga populatie, pentru a nu depasi concentratia de CO2 de 450 ppm in atmosfera, ar fi necesar ca emisiile pe cap de locuitor sa se limiteze la 0,3 tone C/locuitor, ceea ce pentru tarile dezvoltate reprezinta o reducere de 10 ori a actualelor emisii de gaze cu efect de sera.
Prognoza consumului de energie primara realizata de Consiliul Mondial al Energiei
pentru anul 2050, in ipoteza unei cresteri economice de 3 % pe an, fara o modificare a tendintelor actuale de descrestere a intensitatii energetice si de asimilare a resurselor energetice regenerabile, evidentiaza un consum de circa 25 Gt de emisii poluante, din care 15
Gt de emisii poluante provin din combustibilii fosili. Pentru a se pastra o concentratie de CO2
de 450 ppm, ceea ce reprezinta circa 6 Gt carbon, cantitatea maxima de combustibili fosili utilizabila nu trebuie sa depaseasca 7 Gt de emisii poluante, rezultand un deficit de 18 Gt de emisii poluante care ar trebui acoperit din surse nucleare si surse regenerabile. Rezulta ca pentru o dezvoltare energetica durabila nu ar trebui sa se depaseasca la nivelul anlui 2050 un consum de 13-18 Gt de emisii poluante, acoperit din combustibili fosili 7 Gt de emisii poluante, din nuclear 2-3 Gt de emisii poluante si restul de 4-9 Gt de emisii poluante din resurse regenerabile.
Pentru atingerea acestui obiectiv ambitios, propus de tarile Uniunii Europene, de a reduce de patru ori emisiile la orizontul anului 2050, se estimeaza o puternica "decarbonizare"
a sistemului energetic, prin apelare atat la energia nucleara, dar mai ales la sursele regenerabile de energie.
Tinand seama de timpul de implementare a unor noi tehnologii si de inlocuire a instalatiilor existente, este necesar sa se accelereze ritmul de dezvoltare a noilor tehnologii curate si a celor care presupun consumuri energetice reduse. In acelasi timp este necesara o profunda evolutie a stilului de viata si o orientare catre o dezvoltare durabila.
Este evident ca pe termen mediu sursele regenerabile de energie nu pot fi privite ca alternativa totala la sursele conventionale, dar este cert ca, in masura potentialului local, datorita avantajelor pe care le au (resurse locale abundente, ecologice,ieftine,indipendente de importuri), acestea trebuie utilizate in complementaritate cu combustibilii fosili si energia nucleara.
Cresterea emisiilor de CO2 generate prin arderea surselor fosile de energie
In anul 2000, ponderea surselor regenerabile in productia totala de energie primara pe plan mondial era de 13,8 %. Din analiza ratelor de dezvoltare din ultimele trei decenii se observa ca energia produsa din surse regenerabile a inregistrat o crestere anuala de 2%.
Prin schimbul natural dintre atmosfera, biosfera si oceane pot fi absorbite circa 11 miliarde de tone de CO2 din atmosfera (sau 3 miliarde de tone echivalent carbon), ceea ce
reprezinta circa jumatate din emisiile actuale ale omenirii. Aceasta a condus la o crestere permanenta a concentratiei de CO2 din atmosfera de la 280 de ppm inainte de
pompe de caldura este din ce in ce mai putin utilizat
-Pompe de caldura cu comprimare termochimica sau cu absorbtie care consuma
energie termica, electrica sau solara. Ele prezinta avantajul de a utiliza caldura recuperabila cu un pret scazut si nu prezinta parti mobile in miscare
-Pompe de caldura cu compresie-resorbtie- se afla inca in stare experimentala dar sunt foarte promitatoare deoarece combina avantajele sistemelor cu compresie cu cele ale sistemelor cu absorbtie. Aceste pompe sunt capabile sa atinga temperaturi ridicate de pana la 180 ºC si valori ridicate ale eficientei. Agentii termici de lucru pot fi solutii binare inofensive.
-Pompe de caldura termoelectrice bazate pe efectul Peltier si care consuma
energie electrica.
Dupa puterea instalata pompele de caldura pot fi:
-instalatii mici: folosite pentru prepararea apei calde sunt realizate in combinatie
cu frigiderele avand o putere de pana la 1 KW.
-instalatii mijlocii: destinate in principal pentru climatizare si incalzire pe intreaga durata a anului in locuinte relativ mici si birouri. Puterea necesara actionarii este cuprinsa intre 2 pana la 20 KW iar puterea termica poate ajunge pana la 100 KW.
-instalatii mari: pentru conditionare si alimentare cu caldura. Aceste instalatii sunt cuplate de regula cu instalatii de ventilare, de multe ori avand si sarcina frigorifica servind la raciream unor spatii de depozitare sau servind patinoare artificiale. Puterea de actionare este cuprinsa intre cativa zeci si sute de KW iar puterea termica depaseste in general 1000 KW.
-instalatii foarte mari: folosite in industria chimica, farmaceutica pentru instalatii de vaporizare, concentrare, distilare. Puterea termica depaseste cateva mii de KW si din aceasta cauza sunt actionate numai de compresoare.
In functie de domeniul de utilizare a pompelor de caldura se pot clasifica in:
-Pompe de caldura utilizate pentru incalzirea si conditionarea aerului in cladiri. Aceste pompe de caldura utilizeaza aerul atmosferic ca sursa de caldura, fiind recomandabile in regiunile cu climat temperat.
-Pompe de caldura folosite ca instalatii frigorifice si pentru alimentarea cu caldura Aceste pompe de caldura sunt utilizate succesiv pentru racire in timpul verii si pentru incalzire in timpul iernii.
. -Pompe de caldura folosite ca termocompresoare. Acestea sunt utilizate in domeniul instalatiilor de distilare, rectificare, congelare, uscare, etc.
-Pompe de caldura utilizate in industria alimentara ca termocompresoare precum si in scopuri de conditionare a aerului sau tratare a acestuia in cazul intreprinderilor de produse zaharoase, respectiv cel al antrepozitelor frigorifice de carne.
-Pompe de caldura utilizate pentru recuperarea caldurii din resursele energetice secundare.Se recomanda valorificarea prin intermediul pompelor de caldura a caldurii evacuate prin condensatoarele instalatiilor frigorifice sau a energiei apelor geotermale.
-Pompe de caldura folosite in industria de prelucrare a laptelui - acestea sunt utilizate simultan pentru racirea laptelui si prepararea apei calde.
Dupa felul surselor de caldura utilizate pompele de caldura pot fi:
-aer-aer: au ca sursa de caldura aerul atmosferic si folosesc aerul ca agent purtator de caldura in cladirile in care sunt montate. La acest tip de instalatii inversarea ciclului este deosebit de usoara astfel in sezonul rece instalatia este utilizata pentru incalzire iar in sezonul cald pentru conditionare.
-apa-aer: folosesc ca sursa de caldura apa de suprafata sau de adancime, apa calda
evacuata din industrie, agentul purtator de caldura fiind aerul.
-sol-aer: folosesc ca sursa de caldura solul iar agentul purtator de caldura este aerul.
-soare-aer: folosesc ca sursa de caldura energia termica provenirta de la soare prin radiatie iar agentul purtator de caldura este aerul.
-aer-apa: folosesc ca sursa de caldura aerul iar ca agent purtator de caldura apa.
-apa-apa: folosesc ca sursa de caldura apal iar ca agent purtator de caldura tot apa.
- sol-apa: folosesc ca sursa de caldura solul iar ca agent purtator de caldura apa.
-soare-apa: folosesc ca sursa de caldura radiatia solara iar ca agent purtator de caldura apa.
4.Stabilirea amplasamentului si a dimensiunilor
-Pompe de caldura folosite ca termocompresoare. Acestea sunt utilizate in domeniul instalatiilor de distilare, rectificare, congelare, uscare, etc.
-Pompe de caldura utilizate in industria alimentara ca termocompresoare precum si in scopuri de conditionare a aerului sau tratare a acestuia in cazul intreprinderilor de produse zaharoase, respectiv cel al antrepozitelor frigorifice de carne.
-Pompe de caldura utilizate pentru recuperarea caldurii din resursele energetice secundare.Se recomanda valorificarea prin intermediul pompelor de caldura a caldurii evacuate prin condensatoarele instalatiilor frigorifice sau a energiei apelor geotermale.
-Pompe de caldura folosite in industria de prelucrare a laptelui - acestea sunt utilizate simultan pentru racirea laptelui si prepararea apei calde.
Dupa felul surselor de caldura utilizate pompele de caldura pot fi:
-aer-aer: au ca sursa de caldura aerul atmosferic si folosesc aerul ca agent purtator de caldura in cladirile in care sunt montate. La acest tip de instalatii inversarea ciclului este deosebit de usoara astfel in sezonul rece instalatia este utilizata pentru incalzire iar in sezonul cald pentru conditionare.
-apa-aer: folosesc ca sursa de caldura apa de suprafata sau de adancime, apa calda
evacuata din industrie, agentul purtator de caldura fiind aerul.
-sol-aer: folosesc ca sursa de caldura solul iar agentul purtator de caldura este aerul.
-soare-aer: folosesc ca sursa de caldura energia termica provenirta de la soare prin
radiatie iar agentul purtator de caldura este aerul.
-soare-aer: folosesc ca sursa de caldura energia termica provenirta de la soare prin
radiatie iar agentul purtator de caldura este aerul.
-aer-apa: folosesc ca sursa de caldura aerul iar ca agent purtator de caldura apa.
-apa-apa: folosesc ca sursa de caldura apal iar ca agent purtator de caldura tot apa.
- sol-apa: folosesc ca sursa de caldura solul iar ca agent purtator de caldura apa.
-soare-apa: folosesc ca sursa de caldura radiatia solara iar ca agent purtator de caldura
apa.
4.Stabilirea amplasamentului si a dimensiunilor
Amplasarea imobilului cu
birouri,care se va
proiecta instalatia de incalzire si
preparare a cladire destinata
unor birouri cu pc-uri,
in
care
lucreaza 15 de persoane, situata in judetul
Cluj
Imobilul este compus
din 6 incaperi,
avand impreuna o suprafata de
Peretii exteriori sunt realizati din panouri sandwich cu o grosime de 15 cm .
Peretii
interiori
sunt
realizati din caramida care au o grosime de
Tavanul
realizat din
beton
armat, avand
o
grosime de
20
cm
este
izolat
cu polistiren extrudat cu grosime de
Dimensiunile imobilului cu birouri
Vedere frontala
Vedere din spate
In figura de mai jos este prezentat tipul de panou folosit pentru peretii exteriori
Panouri de tip sandwich
Dimensiunile imobilului sunt prezentate in tabelul urmator:
Incaperea Lungimea
[m] Latimea [m] Inaltimea
[m] Birou
director 5 4
2,5 Birou
secretara 5 3 Birouri
cu pc-uri 20 10 Sala
de sedinte 15 7 Baie1 5 4 Baie2 5 4 hol 24 2,5
II. Memoriu justificativ de calcul
1.Determinarea necesarului de caldura pentru incalzirea imobilului cu birouri
1.1.Calcul privind influenta unui strat de izolatie termica
Se face pentru mai multe tipuri de izolatie si diferite grosimi :polistiren expandat si panouri sandwich
In tabelul 1.1 sunt prezentate rezultatele obtinute pentru diferite grosimi de izolatie si pentru panouri de tip sandwich, a coeficientului global de transfer termic
In tabelul 1.1 sunt prezentate rezultatele obtinute pentru diferite grosimi de izolatie si pentru panouri de tip sandwich, a coeficientului global de transfer termic
Tabelul 1.1
|
Tipuri de izolatie |
Coeficientul global de transfer termic |
Grosimile izolatiilor in milimetrii |
|||||
|
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
||
|
Polistiren expandat |
K |
1,33 |
0,50 |
0,307 |
0,22 |
0,177 |
0,14 |
|
Panouri sandwich |
0 |
0,342 |
0,175 |
0,118 |
0,089 |
0,071 |
|
In tabelul 1.2 sunt prezentate rezultatele obtinute prin
Tabelul 1.2
|
Tipuri de izolatie |
Fluxul de caldura pierdut prin pereti |
Grosimile izolatiilor in milimetrii |
|||||
|
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
||
|
Polistiren expandat |
2 Q[kw/m ] |
68 |
25,5 |
15,69 |
11,33 |
8,87 |
7,28 |
|
Panouri sandwich |
|
0 |
17,41 |
8,93 |
6,01 |
4,52 |
3,63 |
Diagrama pierderilor de caldura in functie de grosimea si tipul izolatiei
250 240
220
200
180
160
d 140
d u 120
100
80
60
40
20
0
10 20 30 40 50 60
3 Q , Q u 68
Fig.1.1 diagrama pierderilor de caldura in functie de grosimea izolatiei
In urma
studiului facut asupra izolatiilor si al panourilor sandwich am ales
pentru peretii exteriori panouri sandwich cu grosimea de
2.Determinarea necesarului de caldura si apa calda menajera pentru incalzirea imobilului
Utilizarea unei pompe de caldura
Functionarea pompelor de caldura are la baza principiul al doilea al termodinamicii care afirma ca, caldura nu trece, de la sine, de la un mediu cu o temperatura mai scazuta la un mediu cu o temperatura mai ridicata. Pentru a face posibila trecerea caldurii de la un mediu cu temperatura mai scazuta la un mediu cu o temperatura mai ridicata este nevoie de un consum de lucru mecanic.
Prin utilizarea unei instalatii termice sub forma unei pompe de caldura se face posibila preluarea energiei termice solare, inmagazinata sub forma de caldura, din apa sol sau aer si folosirea ei pentru incalzirea locuintelor. Toate aceste surse de caldura, mai sus mentionate, reprezinta un acumulator al energiei solare, astfel incat utilizand aceste surse se utilizeaza, de fapt, indirect, energia solara. Pentru mediul din care se extrage caldura, apa, solul sau aerul, se foloseste denumirea de mediu racit, sau sursa calda. Mediul in care se valorifica caldura este denumit mediu incalzit sau sursa rece. In componenta unei pompe
de caldura se regasesc in mod obligatoriu urmatoarele aparate: un compresor, un vaporizator, un condensator si un ventil de laminare, fara acestea instalatia nu ar putea functiona. Pe langa aceste aparate mai pot exista si altele in functie de specificul instalatiei, dar acestea vor fi regasite in orice instalatie termica sub forma de pompa de caldura.
Alte componente care mai pot fi regasite intr-o pompa de caldura sunt schimbatoarele de caldura intermediare a caror importanta le face sa fie folosite frecvent, precum si elementele de automatizare care realizeaza o crestere a randamentului instalatiei precum si o usurinta mare in utilizare.Elementul esential in procesul de captare si cedare a energiei este agentul termic din circuitul interior al pompei de caldura. Acesta are proprietatea de a trece din stare
lichida in stare de vapori reci la temperaturi scazute.
In interiorul unei pompe de caldura agentul termic sufera patru transformari ale starii termodinamice. Cele patru faze ale procesului de transfer termic care are loc in interiorul pompei de caldura se desfasoara astfel. Agentul termic lichid la aflat la o temperatura mai scazuta decat cea a mediului racit intra in vaporizator unde se produce transferul de caldura de la sursa calda la agentul termic. La iesirea din vaporizator agentul termic este in stare de vapori reci. Vaporii reci de agent termic intra in compresor unde, cu ajutorul energiei electrice, se produce cresterea de presiune si temperatura a acestora. La iesirea din compresor vaporii calzi de agent termic vor avea o temperatura mai mare decat cea a mediului incalzit. Vaporii calzi de agent termic intra in condensator unde se produce transferul de caldura de la vaporii calzi la apa din circuitul inchis al sistemului de incalzire al casei. La iesirea din condensator, in urma cedarii caldurii, agentul termic este in stare lichida cu o temperatura si o presiune mai mare decat cea a mediului racit.Agentul termic, lichid intra in ventilul de laminare, unde temperatura si presiunea acestuia scade pana la o valoare inferioara celei din mediul racit. Din acest moment ciclul se reia.
In figura 3.2.1 este prezentata diagrama cu temperaturile in sol la diferite adancimi in
functie de lunile anului
Fig3.2.1
Figura 3.2.2 reprezinta circuitul de functionare al unei pompe de caldura
Fig3.2.2
1- vaporizator
2-compresor
3-condensator
4-ventil de laminare
In figura 3.2.3 este prezentat schematic principiul de functionare al pompelor de caldura
3.3Utilizarea pompei de caldura in varianta aer-apa
Aceasta varianta de pompa de caldura aer-apa , extrage energia solara, inmagazinata sub forma de caldura, din aerul exterior pe care o introduce in circuitul pentru incalzirea locuintei. In prezent aceasta pompa de caldura poate fi utilizata pe durata intregului an, in cladiri construite conform standardelor in vigoare, in
combinatie cu o rezistenta electrica.
Sursa de caldura aer, este foarte usor de obtinut si este disponibila peste tot, in cantitati nelimitate. Prin aer se intelege in acest context utilizarea aerului din exterior. Nu se accepta utilizarea ca sursa de caldura, in cladiri de locuit, a aerului interior pentru incalzirea locuintelor. Aceasta se poate realiza numai in cazuri speciale ca de exemplu in cazul utilizarii
de caldura recuperata, in firme de productie si in industrie. In cazul pompelor de caldura pentru aer dimensionarea sursei de caldura se stabileste in functie de tipul constructiv si de dimensiunea aparatului. Cantitatea necesara de aer este dirijata de catre un ventilator incorporat in aparat, prin canale de aer, catre vaporizator, care extrage caldura din el.
In figura 3.3.4 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip aer-aer:
Fig3.3.4 Pompa
de caldura tip aer-apa
3.4 Utilizarea pompei de caldura in varianta sol-apa cu captatoare plane si
sonde
Pompa de caldura in varianta sol apa utilizeaza energia solara , stocata in sol. Solul capteaza energia solara, fie direct prin radiatie, fie sub forma de caldura provenira de la
ploi si din aer. Solul inmagazineaza si mentine caldura pe o perioada mai lunga de timp ceea ce conduce la un nivel de temperatura al sursei de caldura aproximativ constant de-a lungul unui an ceea ce faciliteaza functionarea pompelor de caldura cu un randament ridicat. Caldura acumulata in sol se preia prin schimbatoare de caldura montate orizontal, numite si colectori pentru sol, sau prin schimbatoare de caldura montate vertical asa numite sonde pentru sol. Aceste instalatii functioneaza de regula in regim monovalent si se utilizeaza aproximativ la fel cu cele care extrag caldura din apa freatica deoarece sondele si schimbatoarele de caldura se vor monta cat mai aproape de suprafata panzei freatice. Montarea sondelor si a schimbatoarelor de caldura la un nivel inferior panzei freatice nu se aproba de obicei, deoarece nu se poate preveni avarierea orizontului apei freatice. Astfel se va proteja apa potabila aflata la un nivel inferior.
In figura 3.4.1 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip sol-apa cu captatoare plane:
Fig.3.4.1 pompa
de caldura tip sol-apa cu captatori
plani
In figura 3.4.2 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip sol-apa cu sonde forate:
Fig3.4.2Pompa
de caldura cu sonde forate
3.5 Utilizarea pompei de caldura in varianta apa-apa
Utilizarea energiei solare
acumulata
in
apa
din
panza
freatica se face intr-un mod foarte asemanator
cu cel descris mai sus in cazul utilizarii energiei solului. Apa freatica este
un bun
acumulator pentru caldura solara,
care
chiar
si
in
zilele
reci
de
iarna se mentine
o
temperatura constanta, de 7 pana la
In figura 3.5.1 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip apa-apa
Fig3.5.1Pompa
de caldura varianta apa-apa
3.6 Utilizarea pompei de caldura cu vaporizare directa in sol
Are acelasi principiu de functionare ca si pompa de caldura in varianta sol-apa cu
captatori plani numai ca circuitul secundar de antigel este inlocuit de agentul primar al pompei
de caldura.
In figura 3.6.1 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip apa-apa
Fig.3.6.1Pompa
de caldura cu vaporizare directa in
sol
4.Alegerea ciclului frigorific si a agentului frigorific
Am analizat doua tipuri de agenti ,freon si propan si doua tipuri de cicluri cu regenerare interna de caldura si fara regenerare interna.
Fig.4.2 Este reprezentata schema simplificata dupa care functioneaza o pompa de caldura fara schimbator intern regenerativ
Agentul de lucru trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
- presiunea de vaporizare apropiata de presiunea atmosferica si usor superioara
acesteia
- presiunea de condensare cat mai redusa
- caldura preluata prin vaporizare sa fie cat mai mare
- caldura specifica in stare lichida sa fie cat mai mica
- volum specific al vaporilor cat mai mic
- sa nu fie inflamabili, explozivi sau toxici
- sa nu fie poluanti
Utilizarea unor freoni necorespunzatori poate duce la scaderea eficientei instalatiei sau
la supradimensionarea elementelor componente ale instalatiei ceea ce atrage dupa sine cresterea pretului de achizitie. Cea mai buna solutie la alegerea freonului este
efectuarea unui calcul cu ajutorul programului coolp.
5.Calculul termic al sistemului de incalzire utilizand pompe de caldura
In figura 5.1 este prezentata schema
de functionare a pompelor de caldura care au schimbator
intern regenerativ.
Fig.5.1 Schema de functionare a pompei de caldura cu schimbator regenerativ intern
Figura 5.2 reprezinta diagrama de
functionare a unei pompe de caldura cu schimbator intern
regenerativ
Fig.5.2 Diagrama de functionare a pompelor cu schimbator intern regenerativ
6.Analiza comparativa tehnico-economica si alegerea solutiei optime
Tabelul 6.1 reprezinta eficienta frigorifica a pompelor de caldura studiate
Tabelul 6.1
|
Varianta de pompa de caldura |
Eficienta in functie de agentul termic (cop) |
|||
|
propan |
R407C |
|||
|
Cu subracire avansata |
Fara subracire avansata |
Cu subracire avansata |
Fara subracire avansata |
|
|
Apa-apa |
5,76 |
4,2 |
5,39 |
4,03 |
|
Aer-apa |
3,022 |
2,9 |
2,86 |
2,76 |
|
Sol-apa cu colectori liniari |
4,93 |
4,2 |
4,88 |
4,1 |
|
Sol-apa cu sonde |
6,207 |
5,63 |
5,79 |
5,3 |
|
Vaporizare directa in sol |
6,207 |
5,65 |
5,79 |
5,5 |
Fig.6.1 Eficienta pompei in functie de tipul acesteia
Fig.6.2 Eficienta pompei in functie de tipul acesteia
Pompa aer-sol
datorita eficientei termice scazute
nu este recomandata deoarece
duce la preturi de exploatare ridicate .Varianta sol-apa cu colectori orizontali
necesita o suprafata mare a colectorului in jur de
Varianta sol-apa cu sonde si cu vaporizare directa in sol sunt cele mai recomandate variante deoarece au o eficienta ridicata .
In alegerea variantei de pompa de caldura care va fi folosita in incalzirea locuintei pe
langa factorul economic mai trebuie tinut cont si de o serie de factori de alta natura cum sunt: dimensiunile gradinii locuintei, existenta unei panze freatice cu un debit ridicat, cunoasterea compozitiei solului, tipul solului, modul de dispunere a straturilor de roci etc.
Am ales pompa de caldura cu vaporizare directa in sol ,prezentata in figura 6.2,
pentru ca nu necesita un circuit secundar de agent ca si varianta de pompa de caldura cu sonde care are nevoie de antigel ca sa preia caldura din sol, deci in acest caz avem nevoie
de o pompa si o retea de tevi in plus fata de pompa cu vaporizare directa in sol.
Fig.6.3 Pompa de caldura cu vaporizare directa
In tabelul 6.2 sunt prezentate datele tehnice ale pompei alese
Tabelul 6.2
SuPRO Therma
7 DS
Capacitate termica
Capacitate de racire
Puterea instalata
Cifra de eficienta W10/W35 5,30
Intesi curentului in timpul fuctionarii
Nr. Registrii vaporizator direct [Stck] 4
Cantitate agent frigotehnic Propan R290 [kg] 2 bis 2,5
Intesitatea maxima[A] 8,3
Curentul la pornire (*1) [A] 36
Siguranta la alimentare 20 trge
Tensiunea [V] 3 x 400
Frecventa [Hz] 50
Turatia compresorului [s^-1] 2950
Debit volumic al compresorului la 2900s^-1 [m³/h] 8,10
Cantitate ulei in compresor [ltr] 1,00
Racord aspiratie [mm] 19,20
Racord refulare [mm] 12,80
Inaltimea de constructie a compresorului [mm] 412
Greutatea compresorului [kg] 28,50
Dimensiuni pompa de caldura L/l/I [mm] 1060/620/ 1040
Greutate pompa de caldura [kgnsiuni panou de comanda L/l/I [mm] 560/160/530
7.1 Alegerea vaporizatorului si a condensatorului
Fig7.1.3 Teava de cupru cu izolatie anticoroziva
In figurile 7.1.4,7.1.5,7.1.6 este prezentat modul de aranjare al tevilor vaporizatorului.
Fig.7.1.4 Dispunerea tevilor ce alcatuiesc vaporizatorul
Fig7.1.5Dispunerea tevilor
unui vaporizator
Fig.7.1.6Acoperirea tevilor
7.2Incalzirea in pardoseala
In alegerea sistemului de incalzire prin pardoseala exista astazi pareri diferite.
Datorita numeroaselor probleme generate de colmaterea cauzata de difuzia oxigenului. In anii '80 in Germania au fost realizate numeroase sisteme de incalzire, care utilizeaza surse clasice de caldura (cazane) si folosesc teava ce nu permite difuzia oxigenului.
Problemele apareau insa in acele instalatii de incalzire unde era prelucrat otelul. Aici producea oxigenului coroziune si conducea la aparitia depunerilor sub forma de namol.
Daca instalatia nu contine elemente ce pot fi corodate, nu se formeaza nici depunerile sub forma de namol. In unele tari europene se utilizeaza de asemenea tevi care permit difuzia oxigenului, dar materialele sunt rezistente la coroziune si cazanul este protejat prin intercalarea unui schimbator de caldura. Aceasta experienta tehnica a condus si in Germania la utilizarea tevilor din polipropilena, care chiar daca sunt mai scumpe, prezinta
O foarte buna rezistenta la difuzia oxigenului si compenseaza astfel cheltuielile suplimentare pentru instalatia de incalzire cu pompa de caldura.O schema a incalzirii prin pardoseala este prezentata in figura 7.2.1
Fig.7.2.1 Modul de asezare al tevilor pentru incalzirea in pardoseala
Sistemele de incalzire prin pardoseala lucreaza cu temperaturi superficiale scazute chiar si la sarcini termice mici.
7.3Calculul de alegere al compresorului
In alegerea compresorului, la fel ca si in cazul alegerii vaporizatoarelor si
condensatoarelor un criteriu important l-a reprezentat dimensiunile de gabarit. Din aceasta cauza
nu s-a optat pentru un compresor cu piston ci la unul cu spirale.
Fig.7.3.1 Compresor
cu spirala
Modul de functionare al acestor tipuri de compresoare este ilustrat in figura 7.3.2
Figura 7.3.2 Principiul de functionare al compresorului cu spirala
Fazele functionarii:
-aspiratia 1: in timpul deplasarii spiralei inferioare se formeaza doua zone prin care sunt aspirati vaporii de agent frigorific pana in momentul in care cele doua zone se inchid
-comprimarea 2 si 3 : miscarea spiralei antreneaza vaporii spre zona centrala, iar volumul ocupat de vapori se reduce treptat ceea ce produce comprimarea acestora.
-refularea 4 : vaporii comprimati sunt evacuati prin orificiul din zona centrala.
Se observa ca in timpul functionarii cele trei faze se desfasoara simultan, simetric si continuu, ceea ce reprezinta o caracteristica a acestui tip de compresor, care va
fi supus unei variatii de cuplu mai redusa decat in cazul compresorului cu piston. Compresorul nu necesita supape, fiind suficienta o simpla clapeta unisens, care impiedica reintoarcerea vaporilor refulati. Raportul de comprimare este fix iar
coeficientul de debit este foarte bun pentru ca nu exista spatiu mort.
Alegerea compresorului se face in functie de debitul de agent frigorific aspirat.
De la firma germana Bitzer, pe baza diagramei se alege un compresor ES622 cu
un debit de 20 m³/h.
7.4Alegerea schimbatorului intern de caldura
Fig.7.4.1Schimbatoare interne de caldura
7.5Alegere ventilului de laminare termostatic
Ventilele de laminare termostatice sunt echipamente sunt elemente specifice instalatiilor frigorifice destinate reglarii automatea gradului de supraincalzire a vaporilor care parasesc vaporizatorul. Alegerea ventilului de laminare termostatic se face
in functie de o serie de parametri cum sunt: tipul agentului frigorific, presiunea de lucru, sarcina termica a vaporizatorului, temperatura de evaporare si valoarea punctului MOP. Ventilele de laminare tip MOP protejeaza instalatia impotriva cresterii presiunii de aspiratie.
Din catalogul firmei daneze Danfoss prezentat in tabelul 7.5.1se alege pentru propan
un ventil de laminare termostatic tip TX/TEX2-1.5 care poate fi folosit pentru o sarcina termica a vaporizatorului de pana la 10 KW.
Pentru o reglare cat mai exacta a gradului de supraincalzire bulbul ventilului de laminare termostatic trebuie montat pe conducta de iesire din vaporizator analog intervalul dintre orele 1 si 4 pe cadranul unui ceas.
Fig7.5.1 Ventile de laminare termostatice TEX2
Fig7.5.2 Desenul de executie al ventilelor de laminare
Fig.7.6.1 Pompa
de recirculare
7.6Alegerea pompei de recirculare a agentului termic.
.
Fig.7.6.2 Caracteristica pompei de recirculare
7.7Alegerea boilerului pentru prepararea apei calde menajere
.
Fig.7.7.1 Boiler Vitocell L300
Fig.7.7.2 Desenul de executie al boilerul
7.8Alegerea pompelor de recirculare a apei calde menajere
Fig.7.8.1
Caracteristica pompei
7.9Alegerea electroventilelor
Fig.7.9.1 Electroventile
7.10Alegerea termostatelor
Termostatele inchid sau deschid circuite electrice de comanda, in functie de valoarea temperaturii reglate, care este detectata prin intermediul unul bulb, sau un element termosensibil conectat la un burduf elastic. Principiul de functionare al termostatelor este
prezentat in figura 7.10.1.
Fig.7.10.1 Principiul de functionare al unui termostat
Traductorul de temperatura este reprezentat de bulbul 29, legat prin tubul capilar
28 de burduful elastic 23. In bulb se gaseste agent frigorific lichid in echilibru cu vapori, iar presiunea din bulb este proportionala cu temperatura. Astfel, variatia temperaturii controlate de termostat este transformata in variatia unei presiuni, care actioneaza asupra burdufului elastic. Mecanismul termostatului cuprinde tija principala 15, care este actionata de burduful elastic si de resortul principal 12. Tensiunea resortului poate
fi reglata cu ajutorul surubului de reglaj 44, actionat prin intermediul butonului 5. Sub actiunea diferentei de forta datorate presiunii din bulb si cea datorata resortului principal,
tija termostatului se poate deplasa, modificand pozitia contactelor 16.
Alegerea termostatelor se realizeaza tinand seama de tipul aplicatiei in care vor fi utilizate,deci de functiile pe care trebuie sa le indeplineasca. In figura 7,.22 sunt prezentate domeniile de utilizare a termostatelor tip KP de la firma Danfoss
Fig.7.10.2 Domeniile
de functionare ale termostatelor
Din figura 7.10.2 se alege pentru reglarea temperaturii interioare un termostat KP 69 iar pentru reglarea temperaturii apei calde menajere din boiler un termostat KP 79.
7.11Alegerea presostatelor
Presostatele inchid sau deschid circuite electrice de comanda, in functie de valoarea
presiunii reglate, care este detectata prin intermediul unui burduf elastic. Principiul
de
functionare a unui presostat este prezentat in figura
7.11.1.
Fig.7.11.1 Principiu de functionare al unui presostat
Presiunea care trebuie reglata, actioneaza prin intermediul racordului 27 si al
burdufului elastic 23, asupra tijei principale 15. Valoarea de referinta a presiunii controlate, este materializata cu ajutorul resortului principal 12, care actioneaza asupra tijei 15, in sens opus. Valoarea presiunii de referinta, la care presostatul actioneaza este reglata cu ajutorul surubului de reglaj 44.
Presostatele pot fi utilizate atat pentru reglarea presiunii joase (de vaporizare) cat si pentru reglarea presiunii de condensare, corespunzator presostatele fiind numite presostate de joasa presiune sau de inalta presiune.
Selectia presostatelor din cataloagele firmelor producatoare se realizeaza in functie
de nivelul
presiunii pe care trebuie sa o controleze. In figura 7.11.2
sunt
prezentate
domeniile de utilizare
a
presostatelor KP ale firmei Danfoss.
Fig.7.11.2 Domenii de functionare ale presostatelor
Din tabelul din figura 7.11.2 pentru reglarea presiunii de vaporizare s-a ales de la firma daneza Danfoss un presostat KP2 iar pentru reglarea presiunii de condensare un presostat KP
5A
8.Schema de automatizare
Fig.8.1 Schema de automatizare a instalatiei
Problema principala a automatizarii instalatiilor de incalzire este mentinerea temperaturii
mediului incalzit la valoarea prescrisa, in conditii acceptabile, din punct de vedere economic si tehnologic, de functionare a instalatiei de incalzire.
Instalatiile de incalzire consuma energie, pentru producerea efectului util. Eficienta
sistemelor de incalzire depinde de cantitatea de energie consumata in vederea realizarii efectului util. Aceasta la randul ei depinde de conditiile in care se desfasoara procesele din aceasta instalatie dar si de cantitatea si calitatea informatiilor despre sistem, precum si de modul in care informatiile sunt preluate si folosite.
Una din problemele fundamentale ale incalzirii este reducerea consumurilor energetice, iar acest obiectiv se poate atinge numai in conditiile in care functionarea instalatiei si a componentelor acesteia este automatizata.
Mentinerea temperaturii constante la valoarea prescrisa a mediului incalzit trebuie realizata indiferent de variatia temperaturii externe Unul din cei mai importanti factori externi, care schimba conditiile interne de functionare a instalatiei este necesarul de caldura.
Instalatiile de incalzire se proiecteaza sa poata asigura necesarul de caldura nominal, in cele mai grele conditii externe de functionare, previzibile pentru acea instalatie.
Regimul stationar nominal de functionare a instalatiei este caracterizat de egalitatea dintre puterea termica a instalatiei si necesarul total de caldura.
Atata timp cat instalatia functioneaza in regimul nominal, nu este necesar nici un sistem de reglare si automatizare a acesteia.
In timpul functionarii instalatiei aceasta va functiona insa extrem de rar in conditiile
nominale, prevazute la functionare.Astfel pot fi mentionate cel putin doua tipuri de elementa care determina functionarea in conditii diferite de cele nominale:
-Necesarul de caldura pe care trebuie sa il asigure instalatia este variabil in timp
-Conditiile externe de lucru sunt caracterizate de fluctuatii mari atat diurne cat mai ales sezoniere, iar modificarea conditiilor externe determina modificarea conditiilor interne de functionare a instalatiei.
Se poate spune ca in general reglarea temperaturii mediului incalzit se realizeaza prin
reglarea diferitelor componente ale instalatiei astfel incat puterea termica a instalatiei sa fie
in permanenta egala cu necesarul de caldura.
-Conditiile externe de lucru sunt caracterizate de fluctuatii mari atat diurne cat mai ales sezoniere, iar modificarea conditiilor externe determina modificarea conditiilor interne de functionare a instalatiei.
Se poate spune ca in general reglarea temperaturii mediului incalzit se realizeaza prin
reglarea diferitelor componente ale instalatiei astfel incat puterea termica a instalatiei sa fie in permanenta egala cu necesarul de caldura.
8.1 Reglarea temperaturii interioare
Mentinerea temperaturii interioare la valoarea de 21 ºC se realizeaza prin intermediul unui termostat ,si un electroventil montat pe circuitul de incalzire in pardoseala iar termostatul in una din incaperi .
Termostatul sesizeaza modificarea temperaturii din camera si actioneaza asupra unui electroventil montat pe circuitul de incalzire prin pardoseala inchizandu-l sau deschizandu-l in functie de modul de variatie al temperaturii interioare. Daca temperatura interioara creste termostatul inchide ventilul electromagmetic iar daca temperatura scade termostatul deschide ventilul elecromagnetic permitand astfel vehicularea unui debit mai mare de agent termic secundar prin instalatia de incalzire prin pardoseala. Reglarea temperaturii interioare este prezentata in figura 8.1.1.
Fig.8.1.1 Reglarea temperaturii interioare
Electroventilele pot sa realizeze o reglare continua a debitului de agent termic secundar pentru ca in functie de temperatura din camera detectata de traductorul de temperatura, regulatorul comanda coborarea sau urcarea organului de inchidere a robinetului, ceea ce determina scaderea sau cresterea sectiunii de curgere in functie de necesitati
8.2.Reglarea temperaturii apei calde menajere
Reglarea temperaturii apei calde menajere se realizeaza prin intermediul unui termostat montat pe boiler fig.8.2,1.
Fig.8.2.1.Reglarea temperaturii apei calde menajere
Termostatul este reglat sa asigure o temperatura a apei din boiler de 45ºC. Cand temperatura apei calde menajere incepe sa scada, termostatul actioneaza asupra pompei (figura 8.2.1) montata pe circuitul de agent termic secundar deschizand-o si porneste alimentarea cu energie electrica a rezistentei . Cand temperatura apei din boiler atinge temperatura de 45ºC, termostatul inchide electroventilul si opreste alimentarea cu energie a pompei de recirculare a apei din boiler, acesta urmand a fi deschis cand temperatura apei calde menajere incepe sa scada.
8.3 Reglarea supraincalzirii vaporilor de agent termic primar (propan)
Reglarea supraincalzirii vaporilor se face cu ajutorul ventilului de laminare termostatic
Daca diferenta dintre temperatura de vaporizare, masurata la intrarea in vaporizator si temperatura vaporilor la iesirea din vaporizator, scade atunci presiunea din bulbul montat pe iesirea din vaporizator scade si reduce sectiunea de curgere prin ventil.
Daca diferenta dintre cele doua temperaturi, care masoara gradul de supraincalzire devine prea mare, corespunzator unui necesar de frig mai mare decat puterea frigorifica a vaporizatorului, atunci ventilul termostatic determina cresterea sectiunii de curgere prin ventilul de laminare. Corespunzator va creste debitul masic de lichid care alimenteaza vaporizatorul, iar acest debit mareste puterea frigorifica a vaporizatorului, si se supraincalzeste mai greu. Cand diferenta dintre temperatura de vaporizare si temperatura vaporilor la iesirea din vaporizator, este prea mare ventilul electromagnetic opreste alimentarea cu agent a vaporizatorului.
8.4 Reglarea sarcinii termice a compresorului
Reglarea sarcinii termice a compresorului reprezinta solutia la problema fundamentala a automatizarii instalatiei de incalzire, si anume realizarea unei permanente corelatii intre necesarul de caldura si puterea termica a instalatiei, in conditii acceptabile din punct de vedere tehnic, economic, tehnologic si energetic.
Sarcina frigorifica a compresorului depinde direct proportional de turatia arborelui acestuia. Modificarea turatiei compresorului se poate realiza prin utilizarea unui motor de antrenare a compresorului asincron cu mai multe trepte de turatie.
Daca se doreste o reglare mai precisa a turatiei, se pot utiliza un redresor cuplat cu un motor de curent continuu sau un convertizor de frecventa cuplat cu un motor de curent alternativ. Cand necesarul de caldura scade, temperatura de condensare creste
deoarece agentul termic secundar nu mai poate sa preia caldura degajata in urma condensarii. Crescand temperatura de condensare creste si presiunea de condensare , crestere
de presiune sesizata de presostatul montat pe conducta de refulare (figura7.4). Presostatul comanda un convertizor de frecventa care determina scaderea turatiei arborelui compresorului. Cand presiunea de condensare scade, acelasi presostat actioneaza asupra convertizorului de frecventa determinand cresterea turatiei arborelui.
O alta metoda de reglare a puterii compresorului este prezentata in continuare.
Ea consta in realizarea unui circuit de scurtcircuitare (by pass) intre conducta de refulare
si de aspiratie a compresorului ca in figura 8.4.1.
Fig.8.4.1 Reglarea sarcinii termice a compresorului
Intre
conducta de refulare 2 si cea de aspiratie
de reglare 4 actionat de regulatorul de presiune de aspiratie 5. Acest sistem de reglare a puterii frigorifice este prevazut si cu un regulator al temperaturii de refulare 3 care actioneaza asupra ventilului de injectie 6, ce realizeaza o legatura intre conducta de lichid 7 si conducta de aspiratie. Cand necesarul de caldura scade, presostatul 5
sesizeaza cresterea presiunii de condensare si deschide treptat ventilul de by-pass 4.
Astfel o parte din vaporii refulati de compresor se vor intoarce in conducta de aspiratie ceea ce determina o scadere a presiunii de condensare. Datorita faptului ca pe timp de vara necesarul de caldura este redus deoarece se prepara doar apa calda menajera utilizarea acestei metode de reglare a puterii compresorului nu este rentabila deoarece duce la cheltuieli de exploatare ridicate.
O alta metoda de reglare a puterii instalatiei este utilizarea a doua compresoare legate
in paralel. In anotimpul rece functioneaza ambele compresoare iar in anotimpul cald se sisteaza functionarea unui compresor. Nici aceasta solutie nu este rentabila din punct de vedere economic deoarece pretul de achizitie al celui de-al doilea compresor este ridicat.
Fig.8..4.2 reprezinta automatizarea pentru oprirea si pornirea compresorului cu un presostat de joasa presiune ,oprirea si pornirea compresorului corespunzand cu oprirea si pornirea
pompei de caldura.
Fig.8.4.2 Oprirea si pornirea compresorului
8.5 Pornirea si oprirea pompelor de caldura
Cand una din temperaturile reglate a scazut (s-a deschis electroventilul de pe circuitul de agent termic secundar) termostatul comanda deschiderea electroventilului de pe intrarea in vaporizatorul pompei de caldura. Deschizandu-se electroventilul, agentul frigorific intra in vaporizator si vaporizeaza, in urma vaporizarii presiunea de pe aspiratia compresorului
creste. Cresterea presiunii de vaporizare este sesizata de presostatul de pe conducta de aspiratie care determina pornirea compresorului.
Cand necesarul de caldura pentru instalatie este zero (temperaturile din camere si din boiler au atins valorile prestabilite) si compresorul functioneaza la turatia minima termostatele determina inchiderea electroventilului de pe intrarea vaporizatorului pompei de caldura. Compresorul aspira in continuare vapori creand o depresiune in vaporizator. Scaderea presiunii este sesizata de presostatul de joasa presiune care opreste instalatia. Oprirea directa a compresorului la atingerea valorilor de temperatura prescrise pune mari probleme la pornire, cand compresorul aspira si lichidul care nu a apucat sa vaporizeze producand asa numitele lovituri hidraulice
10. Tema economi
Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul 10.2
|
Costuri estimative de exploatare exprimate in [$] |
||||||
|
Interv
alele de calcul |
Pompe de caldura |
Central a pe gaz |
||||
|
Vapor
izare direct a |
Apa- apa |
Aer- apa |
Sol-apa
cu captator i plani |
Sol-apa cu sonde |
||
|
Pe zi |
2,461 |
2,65 |
5,057 |
3,099 |
2,46 |
3,362 |
|
Pe
luna |
73,84 |
79,488 |
151,71 |
92,966 |
73,84 |
100,863 |
Table 10.2
Fig.10.1 Diagrama estimativa a costurilor de exploatare
Protectia muncii
Protectia muncii este un sistem de masuri si mijloace social-economice, organizatorice, tehnice, profilactic-curative, care actioneaza in baza actelor legislative si normative si care asigura securitatea angajatului, pastrarea sanatatii si a capacitatii de munca a acestuia in procesul de munca.
Scopul protectiei muncii este de a reduce la minimum, probabilitatea afectarii sau imbolnavirii angajatului cu crearea concomitenta a conditiilor confortabile de munca la o productivitate maximala a acesteia.
Securitatea muncii in activitatea de productie se asigura pe urmatoarele cai:
- instruirea in materie de protectia muncii a tuturor angajatilor si a altor persoane la toate nivelurile de educatie si pregatire profesionala;
- instructarea prealabila si periodica a tuturor angajatilor;
- pregatirea speciala angajatilor care deservesc masini, mecanisme si utilaje fata de care sint inaintate cerinte sporite de securitate;
- verificarea periodica a cunostintelor personalului tehnic ingineresc a materiei in protectia muncii(nu mai rar decit o data in trei luni).
Directii principale ale politicii de stat in domeniul protectiei muncii:
- asigurarea prioritatii ale politicii de stat in domeniul protectiei muncii
- emiterea si aplicarea actelor normative privind protectia muncii;
- coordonarea activitatilor in domeniul protectiei muncii si al mediului;
- supravegherea si controlul de stat asupra respectarii actelor normative in domeniul protectiei muncii;
- cercetarea si evidenta accidentelor de munca si a bolilor profesionale;
- apararea intereselor legitime ale salariatilor care au avut de suferit in urma accidentelor de munca si a bolilor profesionale;
- stabilirea compensatiilor pentru munca in conditii grele, vatamatoare sau periculoase ce nu pot fi inlaturate in conditiile nivelului tehnic actual;
- participarea autoritatilor publice la realizarea masurilor de protectie si al organizarii muncii;
- pregatirea si reciclarea specialistilor in domeniul protectiei muncii;
- organizarea evidentei statistice de stat privind conditiile de munca, accidentele de munca, bolile profesionale si consecintele materiale ale acestora;
- colaborarea internationala in domeniul protectiei muncii;
- contribuirea la crearea conditiilor nepericuloase de munca, la elaborarea si utilizarea tehnicii si tehnologiilor nepericuloase, la producerea mijloacelor de protectie individuala si colectiva a salariatilor;
- reglementarea asigurarii salariatilor cu echipament de protectie individuala si colectiva cu incaperi si instalatii sanitar-social, cu mijloace curativ profilactice din contul angajatului.
Ministerul Muncii si Protectiei Sociale exercita coordonarea activitatii de protectie a muncii in Republica Moldova.
Normele de protectie a muncii si normele de igiena muncii se emit de Ministerul Muncii si Protectiei Sociale si de Ministerul Sanatatii dupa consultarea patronatelor si sindicatelor.[10]
Pentru realizarea lucrului metodoorganizatoric de protectie a muncii la intreprinderea de sticla este fondat cabinetul de protectie a muncii. Instructajul introductiv se petrece cu toti cei cae intra la intreprindere la lucru permanent sau temporar, indiferent de calificare, specialitate sau de stagiul de lucru al lor, deasemenea cu muncitorii, recomandatii la intreprinderele pentru indeplinerea lucrarilor de la alte organizatii, cu practicantii care-si petrec practica la intreprindere, admise pe teritoriul intreprinderii sau in sectiile de producere pentru indeplinirea lucrarilor.
Instructajul introductiv il petrece inginerul de protectie a muncii si tehnica securitatii in cabinetul de protectie a muncii, iar cu muncitorii inginero - tehnici, cu specialistii tineri si cu elevii institutiilor de invatamint - inginerul sef al intreprinderii.
Bibliografie
[1] Balan M. Instalatii frigorifice Edit Todesco Cluj-Napoca, 2000
[2] Balan M. Reglarea si automatizarea instalatiilor frigorifice -note de curs
[3] Balan M, Plesa A. Instalatii frigorifice Constructie, functionare si calcul. Cluj Napoca
2002.
[4] Balan M Utilizarea frigului artificial - note de curs
[5] Gavriliuc R. Pompe de caldura de la teorie la practica Edit Matrix Buc. 1999
[6] Macovescu S Camere si instalatii frigorifice Casa cartii de stiinta Cluj 2004
[7] Popa B. Termotehnica,masini si instalatii termice Edit Didactica si pedagogica
Bucuresti 1971
[8] Radcenco V. Instalatii de pompe de caldura Edit Tehnica Bucuresti 1985
[9] www.danfoss.com
[10] www.vissman.com
[11] www.oekoterm.com
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 4981
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
