PROJEKTOVANJE

Već desetinama godina se cev obložena polimernim materijalima (KMR) u praksi pokazala pouzdanom i danas se izgradnja trasa toplovoda uglavnom izvodi primenom ove tehnologije. S obzirom na ekonomske, ekološke i tehničke aspekte u poređenju s drugim konvencionalnim postupcima postavljanja, ona nudi niz prednosti. Kako bi se one iskoristile, potrebno je tačno poznavanje funkcionalnih karakteristika KMR-sistema, budući da je za projektovanje KMR-cevovoda neophodno obimno stručno znanje.

Inženjeru koji vrši projektovanje zato mora biti stavljena na raspolaganje odgovarajuća stručna sredstva za rad kako bi mogao da razvije ekonomično smislene i racionalne toplovodne mreže. U svakoj fazi neke građevinske etape – od konkursa do izvođenja i dokumentacije – Isoplusovi projektanti spremni da pomognu svim potrebnim informacijama i proračunima kako bi rešili pojedinačne probleme.

Zbog ekonomičnosti toplovoda neophodno je održati što veću ravnotežu kada je reč o granicama statičnih proračuna, a takođe i vrednosti parcijalnih stepena sigurnosti (γM) primenjenih materijala. Zato se mora posvetiti naročita pažnja pojedinačnim kriterijumima za polaganje cevi. Samo primenom najmodernijih računarskih programa to može biti omogućeno.

Složen (kompaktan) sistem

PEHD-obložna cev i cev za medijum međusobno su čvrsto povezane putem PUR-tvrde pene te čine jednu celinu (kompaktan sistem). Time se predizolovana cev kao i tehnika polaganja znatno razlikuje od konvencionalnih postupaka. Ta posebna obeležja potrebno je uvažiti već tokom projektovanja i polaganja kako bi se osigurali pouzdan rad i duga trajnost KMR-trase. Pri termičkom opterećenju tri komponente – cev za medijum, PUR-pena i PEHD-obložna cev jednako se proširuju, za razliku od ostalih sistema cevi. Stoga se sve spoljašnje sile od opterećenje zemlje i saobraćaja, kao i trenje između obložne cevi i okolnog tla (posteljice od peska), preko PUR-tvrde pene prenose od PEHD-obložne cevi na cev za medijum. Zajedničkim delovanjem spoljašnjih, ali i unutrašnjih sila, uzrokovanih širenjem toplovoda, nastaje niz napona koje mora prihvatiti ovakav kompaktni sistem. Tako nastaju granične vrednosti koje se prilikom planiranja i montaže moraju uvažiti. isoplus-KMR-sistemi mogu se koristiti do trajne radne temperature od max. 155° C. Na zahtev se mogu pogledati potvrde ispitivanja Službenog zavoda za ispitivanje materijala (AMPA). Kod temperatura koje su veće od 130° C neophodni su detaljni i obuhvatni statički proračuni, budući da visoke temperature uzrokuju ogromna aksijalna istezanja i druge sile. Zato pre početka projektovanja treba precizno proveriti profil opterećenja zato što bi karakteristične vrednosti materijala mogle da pređu dozvoljene granice.

TEHNIKA POLAGANJA

Principijelna razlika u načinu polaganja cevi je između polaganja u hladnom stanju i polaganja u toplom stanju. Ova dva osnovna načina karakteriše pet različitih tehnika. U skladu sa lokalnim podacima, tj. ograničenjima planiranog i podzemno položenog cevovoda, treba izabrati jednu od sledećih pet tehnika:

POLAGANJE U HLADNOM STANJU

Kod ove tehnike postavljanja pravolinijske KMR-trase mogu se polagati gotovo bez ikakvih ograničenja. O pojmu ’polaganje u hladnom stanju’ prisutna su različita stanovišta, odnosno lakomisleno se poistovećuje sa tehnologijom za koju nije poznata precizna definicija. Pri tome se mogu razlikovati tri različite potkategorije polaganja u hladnom stanju, koje će ovde biti opisane.

⇒ polaganje u hladnom stanju bez ograničenja dozvoljene dužine polaganja ali sa ograničenjem temperature na najviše 85° C
⇒ konvencionalno polaganje sa ograničenjem dozvoljene dužine polaganja i maksimalnom temperaturom od 155° C
⇒ pogonsko samoprednaprezanje bez ograničenja dozvoljene dužine polaganja ali sa ograničenjem temperature na najviše 130° C

POLAGANJE U TOPLOM STANJU

Tehnika prednaprezanja služi za predzagrevanje isoplusove cevovodne trase pre zagrtanja rova. U praksi se termičko prednaprezanje obavlja odgovarajuće regulisanim i postojećim medijumom, međutim, može se izvršiti i pomoću mobilnog parnog ili elektrotermičkog agregata. Ukoliko se ne mogu realizovati prirodni kraci istezanja, koristi se tehnika termičkog prednaprezanja. Ona se koristi uvek kada je prekoračena Lmax planiranog dela trase. Na početku i kraju dela trase za prednaprezanja trebalo bi da postoji L-, Z- ili U-luk, odnosno s jedne strane se može postaviti čvrsta tačka.

⇒ Termičko prednaprezanje bez ograničenja dozvoljene dužine polaganja ali sa prednaprezanjem u nezagrnutom rovu i sa ograničenjem temperature na najviše 155° C (temperatura predzagrevanja = srednja temperatura)

⇒ Jednokratni kompenzator (EKO-sistem) bez ograničenja dozvoljene dužine polaganja ali sa prednaprezanjem u zagrnutom rovu i sa ograničenjem temperature na najviše 140° C (temperatura predzagrevanja barem 80° C)

GUBITAK ENERGIJE

Provođenje toplote

Pod provođenjem toplote podrazumeva se prenos energije preko jednog ili više materijala od toplijeg prema hladnijem medijumu. Svakom od tih materijala treba, u zavisnosti od njegovog hemijsko-fizičkog svojstva, dodeliti individualni koeficijent provodljivosti toplote (λ). Za materijale koji se koriste u isoplusovom KMR-sistemu, eksperimentalno je određen koeficijent provodljivosti toplote (λ).

TM = srednja temperatura (°C)
Ta = spoljna temperatura (°C)
Ti = unutrašnja temperatura (°C)
s1 = debljina zida cevi za medijum (mm)
s2 = debljina zida obložne cevi (mm)

Sposobnost provodljivosti toplote cevi

Prilikom provođenja toplote u predizolovanim cevima, toplota protiče kroz materijale koji različito provode toplotu: cev za medijum, izolacioni materijal i obložnu cev. Na osnovu velike sposobnosti provodljivost toplote (λ) kao i malih debljina zida cevi za medijum i obložne cevi, za protok toplote je najmerodavniji izolacioni materijal. Gubitke energije treba izračunati pomoću vrednosti, odnosno debljina zidova svih materijala. Za koeficijente provodljivosti toplote materijala koji su navedeni u primeru važi:

⇒ cev za medijum St. 37.0: λST = 52,3300 W/(m•K)
⇒ PUR-izolacija: λPUR = 0,0275 W/(m•K)
⇒ PEHD-obložna cev: λPE80 = 0,4000 W/(m•K)
Da = spoljni prečnik PEHD-obložne cevi (mm)
Di = unutrašnji prečnik PEHD-obložne cevi (mm)
da = spoljni prečnik čelične cevi (mm)
di = unutrašnji prečnik čelične cevi (mm)

EKONOMIČNOST DEBLJINE IZOLACIJE

Da li će biti primenjene fabrički predizolovane isoplus-cevi sa standardnom, 1 x pojačanom ili 2 x pojačanom debljinom izolacije, u velikoj meri zavisi od odluke o ekonomičnosti. Da bi se donela ta odluka, odgovarajuća osnova za vršenje proračuna je metod kapitalne vrednosti. Pri tome se uzimaju u obzir investicioni troškovi (Σlk) i gotovinska vrednost gubitka energije (QBw), kao i vremenski period tokom kog je moguće otpisivanje, tj. vreme korišćenja (n) pomoću faktora anuiteta (AF), u odnosu na trenutak nastajanja. To znači da sa proračunatom kamatom (iz) od 0,10 i periodom tokom koga je moguće otpisivanje (n) od 5 godina, gotovinska vrednost tekućih gubitaka energije (QBw) za sledećih 5 godina sa npr. 1000 €/a ne iznosi 5.000 €, već na osnovu faktora anuiteta (AF) iznosi na današnji dan samo 3.791 €.

U investicione troškove cevovoda za materijal, niskogradnju ili nadzemno postavljanje, kao i izradu cevovoda treba uračunati i izdatke za gubitak energije. Zatim treba uporediti tri moguće varijante debljine izolacije. Za ovo upoređivajne važe za podzemno postavljenu nominalnu veličinu DN 150 prečnici za PEHD-obložne cevi od 150, 280 i 315 mm, kao i prema primeru (59), strana P 11.4, delotvorna srednja temperatura (TM) od 100 K. Kao rezultat gubitaka energije se dobija:

⇒ DN 150/250: q = 37,6676 W/m
⇒ DN 150/280: q = 30,2678 W/m
⇒ DN 150/315: q = 25,2039 W/m

VEK TRAJANJA

Procena očekivanog trajanja KMR-sistema pri celogodišnjem radu s različitim temperaturama uglavnom zavisi od otpornosti PUR-pene na trajnu temperaturu. Pri termičkom preopterećenju zakazaće povezanost obložne cevi i cevi s medijem. Stoga je prema EN 253 potrebno ispitati stabilnos starenja korišćene PUR-pene.

Rezultat ispitivanja se prema Arhenijusovoj jednačini prikazuje u logaritamskom dijagramu preko recipročne vrednosti delotvorne temperature, pri čemu svaki tip pene ima sopstvenu specifičnu trajnost i energiju aktiviranja [kJ/(mol•K]. Iz dijagrama se za svaku temperaturu (TB) može očitati odgovarajući vek trajanja.

Vek trajanja celokupnog sistema ne sme biti manji od 30 godina. To se postiže ograničavanjem trajne radne temperature na max. 155°C. Kratka i mala prekoračenja su moguća. Prevelika temperaturna preopterećenja vode ka natproporcionalnom opadanju termičkog veka trajanja.

Scroll Up