Progettazione e verifica reti di teòeriscaldamento

Intestazione


Programma TELERIS  

Calcolo del regime stazionario di una rete di teleriscaldamento


Finalità Progetto e verifica di una rete di teleriscaldamento.

Descrizione Il programma calcola il regime stazionario di una rete di tele riscaldamento di tipo parallelo (linea di andata e linea di ritorno).
In particolare, definita la rete, vengono calcolate: le pressioni e le temperature in tutti i nodi, le portate in tutti gli elementi, il calore fornito alle utenze, il calore dissipato.

Elementi costituenti la rete
Gli elementi costituenti la rete sono:

  • nodi,
  • immissioni, 
  • prelievi, 
  • tubazioni,
  • utenze,
  • pompe e valvole di regolazione della pressione,
  • perdite di carico concentrate (gomiti, giunti a T, brusche variazioni di diametro ...),
  • valvole di intercettazione (totalmente aperte oppure totalmente chiuse).

Formule utilizzate
Le cadute di pressione nelle tubazioni sono calcolate utilizzando la formula di Darcy-Weisbach-Colebrook.
La viscosità e la densità dell’acqua vengono calcolate in funzione della temperatura.

Coefficienti di contemporaneità
Probabilmente la difficoltà maggiore nel progettare una rete di teleriscaldamento è quella di definire i consumi delle varie utenze e di tenere conto della loro non contemporaneità.
Il programma prevede la definizione di due tipi di utenze:

  • le prime, definite prelievi fissi, sono fissate a priori dal progettista (sono queste, ad esempio, le forniture ad impianti industriali),
  • le seconde sono i consumi domestici; essi vengono definiti con il numero di famiglie allacciate, il consumo massimo per famiglia e la curva coefficiente di contemporaneità / numero famiglie.

Come è noto il coefficiente di contemporaneità delle utenze civili (utenze reali / consumo massimo per famiglia) decresce all'aumentare del numero di famiglie servite.
Progettare la rete supponendo che i prelievi siano uguali i valori medi delle forniture significa sottodimensionare la rete (la rete non sarebbe in grado di garantire le forniture durante i picchi di richiesta).
Viceversa progettare la rete in modo tale che soddisfi la richiesta massima contemporanea di tutte le utenze significa sovradimensionarla in modo esagerato
Per progettare correttamente la rete occorre calcolare il numero di famiglie servite da ogni tronco e applicare il relativo coefficiente di contemporaneità AD OGNI TRONCO.
Se non si tiene conto che il coefficiente di contemporaneità varia lungo la rete si i risultati della simulazione possono risultare inattendibili.
.
Per maggiori dettagli riportiamo il cap. 4.9 del libro "Calcolo del regime stazionario di una rete di teleriscaldamento" associato al programma.

Download del cap. 4.9  (uttlit.zip)

Algoritmo di calcolo
L'utilizzo della metodologia delle matrici sparse consente di calcolare in modo rapido il regime stazionario di reti anche molto estese.

Verifica della topologia e del funzionamento della rete
Prima di procedere ai calcoli si verifica che la rete sia stata definita in modo topologicamente corretto. 
Il programma calcola il regime stazionario della rete anche se i vincoli imposti comportano situazioni fisicamente impossibili (es. pressioni negative, portate negative nelle valvole ..). Il programma provvede, quindi, ad evidenziare queste condizioni facilitando così il compito del progettista.


Connessione ad un sistema cartografico

Il programma può funzionare in due modi:
  • come programma a sé stante,
  • collegato ad un sistema cartografico.

n questo secondo caso il programma si limita a calcolare il regime stazionario della rete e passare i risultati al sistema cartografico (secondo la metodologia archi e nodi). 

Segnaliamo la società che utilizza il programma Teleris nei sistemi cartografici che commercializzano

Wallingford  Soncino (Cr) - ing. Alessandro Gallina cell. 3358280930 a.gallina@hrwallingford.co.uk

Dimensioni massime della rete Il programma prevede due versioni:

Nella versione completa i limiti sono:

  • numero massimo nodi      10000,
  • numero massimo tronchi  10000,
  • numero massimo sorgenti    200,
  • numero massimo pompe  e valvole di riduzione  200,
  • numero massimo perdite di carico concentrate   400,
  • numero massimo valvole di intercettazione  400.

Nella versione ridotta il numero massimo dei nodi è 400.


Piattaforme Windows 95 e successivi.

Libro allegato 

Progetto di una rete di teleriscaldamento

Il volume (208 pagine), scritto con la gentile collaborazione di Enidata:
  • riassume le grandezze fisiche interessate e le loro unità di misura
  • descrive in modo dettagliato le equazioni che descrivono il regime stazionario di una rete di teleriscaldamento,
  • riporta alcune delle metodologie utilizzate per la previsione dei consumi,
  • spiega gli algoritmi di calcolo utilizzati,
  • mostra l'utilizzo del programma-

Il libro non è soggetto ad alcun copyright
Se alcune parti sono di vostro interesse ne siamo lieti, copiatele pure, ma citate la fonte.

Download (gratuito) del libro
(file word "zippato" 2,8 Mb)

Riportiamo qui di seguito l'indice dei capitoli.

      1.   SOMMARIO

      2.   GRANDEZZE FISICHE E LORO UNITA’ DI MISURA
       2.1   Densità
       2.2   Peso specifico
       2.3   Pressione
       2.4   Portate ponderali e portate volumetriche
       2.5   Viscosità
       2.6   Capacità termica
       2.7   Calore specifico
       2.8   Entalpia
       2.9   Entalpia specifica
       2.10  Entropia
       2.11  Entropia specifica
       2.12  Exergia
       2.13  Anergia
       2.14  Comprimibilità

      3.   STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI TELERISCALDAMENTO
       3.1   Centrali termiche
       3.2   Serbatoi di accumulo
       3.3   Struttura delle reti

      4.   SCHEMATIZZAZIONE DELLA RETE
       4.1   Sorgenti
       4.2   Pressurizzazione della linea di ritorno
       4.3   Tubazioni
         4.3.1   Moto permanente e moto non permanente
         4.3.2   Moto laminare e moto turbolento
         4.3.3   Tubazioni a sezione non circolare
         4.3.4   Teorema di Bernulli
         4.3.5   Moto di un liquido ideale in una tubazione
         4.3.6   Moto di un liquido reale in una tubazione 
         4.3.7   Equazione di Darcy
         4.3.8   Equazione di Bazin
         4.3.9   Equazione di Darcy-Weisbach
         4.3.10 Resistenza termica
         4.3.11 Temperatura dell’acqua in uscita dalla tubazione
       4.4   Perdite di carico concentrate
         4.4.1   Restringimento della sezione
         4.4.2   Allargamento della sezione
         4.4.3   Gomiti, accessori e valvole
         4.4.4   Tubazioni equivalenti a lunghezza prefissata
         4.4.5   Tubazioni equivalenti a lunghezza calcolata
       4.5   Simmetria fra la rete di andata e quella di ritorno
       4.6   Limitazioni topologiche
       4.7   Pompe e valvole di limitazione della pressione 
       4.8   Valvole di intercettazione 
       4.9   Bypass
       4.10  Nodi
       4.11  Utenze
         4.11.1   Prelievi fissi
         4.11.2   Coefficiente di contemporaneità
         4.11.3   Interazione fra utenze civili
         4.11.4   Portate di compensazione ai nodi
         4.11.5   Portate di compensazione alle sorgenti
         4.11.6   Calcolo delle famiglie servite dagli elementi
         
      5.   CARATTERISTICHE FISICHE DELL'ACQUA
       5.1   Densità dell'acqua
       5.2   Viscosità cinematica dell'acqua
       5.3   Calore specifico dell'acqua
       5.4   Entalpia dell'acqua
       5.5   Entropia dell'acqua
       5.6   Entalpia del vapore
       5.7   Entropia del vapore
       5.8   Curva equilibrio liquido/vapore

      6.   PROPAGAZIONE  DEL CALORE NEL TERRENO
        6.1  Temperatura ambiente "equivalente"

     7.   PREVISIONE DELLE FORNITURE

     8.   ALGORITMI DI CALCOLO
       8.1   Metodo di risoluzione Newton-Rampson
       8.2   Solutore del sistema linearizzato
       8.3   Schema di flusso dell'algoritmo di calcolo
       8.4   Sistema di equazioni
          8.4.1  Regime idraulico della linea di andata - equazioni utilizzate
          8.4.2  Regime idraulico della linea di andata - derivate rispetto le incognite
          8.4.3  Teorema di Bernulli
          8.4.4  Regime termico della linea di andata - equazioni utilizzate
          8.4.5  Regime termico della linea di andata - derivate
          8.4.6  Calcolo delle portate dei prelievi 
          8.4.7  Calcolo della linea di ritorno
       8.5   Matrici sparse

     9.   MANUALE UTENTE
       9.1   Caricamento del programma
       9.2   Dimensioni massime della rete
       9.3   Utilizzo del programma
       9.4   Considerazioni sulla progettazione della rete
       9.5   Impostazione dei numeri
       9.6   Test
       9.7   Elenco delle videate
          9.7.1   Menù principale
          9.7.2   Impostazioni
          9.7.3   File
          9.7.4   Parametri e formule   
          9.7.5   Utenze civili
          9.7.6   Descrizione della rete
          9.7.7   Calcolo
          9.7.8   Risultati
          9.7.9   Stampe
       9.8  Esempio di calcolo

      10.   STRUTTURA DEI DATI
        10.1   Chiamata del programma
        10.2   Struttura dei dati  in ingresso ed in uscita
          10.2.1   Memorizzazione dei dati tramite data base
          10.2.2   Memorizzazione dei dati tramite fogli Excel
          10.2.3   Memorizzazione dei dati tramite file

      12.   APPENDICE
        11.1   Richiami di statistica
        11.2   Conducibilità di alcuni materiali
        11.3   Fattori di conversione fra unità di misura

     12.   SIMBOLI UTILIZZATI

     13.   BIBLIOGRAFIA  



Download Download del programma "demo"

 


Ing. Valerio Tarenzi
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