Rørledningsnorm for Design og Konstruktion EN 13941

Transkript

1 Projektering 9:101 Rørledningsnorm for Design og Konstruktion EN Standarden EN 13941:2009 fastlægger kravene til kalkulation, projektering og installation af præisolerede rør nedlagt i rørkanal og tildækket med jord. Standarden er ikke harmoniseret med trykbeholderdirektivet (PED) og må kun anvendes nedgravede fjernvarmerør. Standarden stiller krav til beregning af tre forhold 1. Spændinger fra indvendig tryk (Kraftstyrede laster) Begrænsningerne er anført under "Limit State A" 2. Spændinger der kommer fra gentagne belastninger, Udmattelse. Begrænsningerne er anført under "Limit State B". Generelle krav: Hovedledninger skal modstå 100 lastcyklusser Distributionsledninger skal modstå 250 lastcyklusser Stikledninger skal modstå 1000 lastcyklusser En driftscyklus baseres på en temperaturforandring af 110 C 3. Spændinger som kan føre til ustabilitet eller deformation. (Ekspansionsstyrede laster). Begrænsningerne er anført under "Limit-state C. Rørledningerne inddeles i tre projektklasser: Projektklasse A (sekundære ledninger) Projektklasse B (primære ledninger DN <300) Projektklasse C (primære ledninger DN >300) Projektklasse Svejsekontrol under udførelse Sikkerhedsfaktor imod udmattelse Dokumentation A > 5% 5 Generaliseret B >10% 6,67 Generaliseret C > 20% 10 Specifik indre overtryk Udmatning Den generaliserede dokumentation kan være standarder eller producenternes håndbøger. Den specifikke dokumentation skal indholde: - Beregning af tryk og temperatur og antallet af fulde lastcykler samt beregninger jf. "Limit State A-C." - Informationer om rørledningen i form af tegninger, dimensioner, materiale specifikationer, monteringsanvisninger og måltegninger. - Kvalitetssikring. Projektklasser

2 Projektering 9:102 Kræfter, bevægelser og ekspansionslyrer Ekspansion Når en jordforlagt rørledning udsættes for temperaturstigning, vil dette medføre en længdeudvidelse. Ekspansionen modvirkes delvis af den friktionskraft der er imellem det ekspanderende rørs kappe og sandet. Friktionen fører til aksiale trykspændinger i medierøret, som så begrænser ekspansionen. Røret ekspanderer når temperaturen øges Man fåt to forskellige zoner for en fjernvarmerørsstrækning: 1. Den friktionsfikserede del (midt på strækningen) (zone 1). 2 Den ekspanderende del (I begge ender af strækningen) (zone 2). Spændingen i den indespændte del afhænger af temperaturforskellen imellem montagetemperatur og driftstemperatur. Kraften som opstår herved svarer til spændingen ganget med stålrørets tværsnitsareal. Den bevægelige del kaldes også Friktionslængden. Denne del virker som en fastspænding og fikserer den friktionsfikserede del. Zon 2 Zon 1 Zon 2 Bevægelsen begrænses af friktionen s = E. a. Δ T s = Spænding E = Elastiicitetsmodul a = Længdeudvidelseskoefficient Δ T= Temperatur forandring Forvarmning For at begrænse spændingsniveauet og bevægelserne i rørsystemet, kan rørene varmeforspændes. Dette indebærer, at der er reducerede trykspændinger i røret ved høje temperaturer og trækspændinger ved lave temperaturer. Koldforlægning Små og mellemstore ledninger kan koldforlægges. Dette betyder meget høje (men inden for normens grænser) aksiale spændinger. Ekspansionerne i eksempeltvis en bøjning kan være op til 4 gangs så store som ved varmeforspændte ledninger. Tabel for friktionslængder og bevægelser Tabel for friktionslængder og bevægelser findes på næste side. Værdierne er beregnet ud fra de forhold der er anført. Ved andre driftsforhold ændrer værdierne sis naturligvis. Zon 2 Zon 1 Zon 2 Spændingsniveau i et forvarmet rør Zon 2 Zon 1 Zon 2 Spændingsniveau i et koldforlagt rør

3 Projektering 9:103 Beregningsforudsætninger Maximum aksial spænding 150 MPa for enkeltrør (svarer til T=60 C). Maximum aksial spænding MPa for twinrør (temperaturforskel imellem frem og retur 40 C, overdækning 0,6 m; Bukkeadius 3s. Antal fulle lastcykler: 1000 lastcykler for DN 25-65; 250 lastcykler for DN80-300; 100 lastcykler for DN Serie , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4 Serie , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,8 Serie , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2 Serie , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 ISOLERING, standard 2* ,4 2* ,6 2* ,9 2* ,8 2* ,1 2* ,4 2* ,4 2* ,7 2* ,9 2* ,3 2* ,9 + ISOLERING 2* ,4 2* ,6 2* ,7 2* ,8 2* ,0 2* ,3 2* ,3 2* ,6 2* ,8 2* ,2 2012

4 Projektering 9:104 Tilfyldning med alternative materialer Nedenfor er retningslinjer og begrænsninger anført for anvendelse af alternative materialer til opfyldning af rørgrav. Såfremt der anvender grovkornet materiale skal der føres specielt opsyn med tilfyldningen og der skal udvises særlig forsigtighed under tilfyldningen, for ikke at beskade rør og fittings. Arealer uden trafik Traffikerede områder med Traffikerede områder belægning uden belægning Bemærkning Ingen ydre belastning på røret Rørledningen er under belægning i komprimeret jordbund. Overdækningen formår at sprede lasten, så der ikke opstår punktlaster på røret. Fyldmaterialet skal være komprimerbart. Risiko for punktlast på røret grundet utilstrækkelig overfyldning Fyldmaterialet skal være komprimerbart. Friktionsfikseret Eksisterende naturlig eller knust materiale med max kornstørrelse 50 mm Eksisterende naturlig eller knust materiale med max kornstørrelse 50 mm Eksisterende skarpkantet materiale eller blandet fyldmaterialer 50 mm. Muffer er beskyttet i plastfolie Ekspanderende del (Aksial bevægelse) Eksisterende ikke skarpkantet materiale eller blandet fyldmateriale 50 mm eller blandet materiale med 4 32 mm kornstørrelse. Eksisterende ikke skarpkantet materiale eller blandet fyldmateriale 50 mm eller blandet materiale med 4 32 mm kornstørrelse. Ekspansionsarm (Radiel udbøjning) Begrænset bevægelse Varmeforspændt. + skumpuder til at optage den del af ekspansionen der overstiger 20 mm. Ekspansionsarm (Radiel udbøjning) Begrænset bevægelse Koldforlagt. + skumpuder til at optage den beregnede ekspansionen eller naturlig og/eller blandet fyldmateriale 50 mm. Skumpuder for optagelse af ca. 1,6 gange den beregnede ekspansion. + skumpuder til at optage den beregnede ekspansionen eller naturlig og/eller blandet fyldmateriale 50 mm. Skumpuder for optagelse af ca. 1,6 gange den beregnede ekspansion. + skumpuder til at optage den beregnede ekspansionen eller naturlig og/eller blandet fyldmateriale 50 mm. Skumpuder for optagelse af ca. 1,6 gange den beregnede ekspansion.

5 Projektering 9:301 Varmetab Beregningsforudsætninger for enkelt og twinrør Lægningsforhold Overdækning 0,80 m Afstand imellem rør 0,20 m Ø 110 Dy Ø 180 0,25 m Ø 200 Dy Ø 500 0,30 m Ø 630 Dy Ø 900 Jord Varmeledningsevne: λ m = 1,5 W/m K Varmetab Q H T f T o λm= jordens varmeledningstall Q T r PUR-skum Varmeledningsevne: λ i = 0,026 W/m K d o D c Temperatur, årsgennemsnit (fordelingsledninger): Fremløb: Tf = 85 C Retur: Tr = 55 C Omgivelsestemperatur: To = 5 C Δ T = 65 C Δ T = T f +Tr 2 To Hvis Δ ændres 10 C, øges varmetabet med 10 = 15% 65 C λ = isoleringens varmeledningstall Varmetabet i jordforlagte rør afhænger af: 1- Jordens varmeledningsmodstand: Rm = 1 4Z ln ( c 2πλ m D c ) 2- Isoleringens varmeledningsmodstand: Rr = 1 D ln ( pur ) 2πλ i d o 1 2Z 3- Varmeledningsmodsatnd grundet R = ln (1+( c ) 2 ) rørenes indbyrdes påvirkning 2 4πλ s C Beregning se EN 13941

6 Projektering 9:302 Enkeltrør Varmetab ved Δ T = 65 C (for begge rør samlet) DN Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 4 W/m kwh/m.år W/m kwh/m.år W/m kwh/m.år W(m kwh/m.år 20 14, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4 546 Twinrør Varmetab ved Δ T= 65 o C STANDARD + ISOLERING ++ ISOLERING DN W/m kwh/m.år W/m kwh/m.år W/m kwh/m.år 2 x 20 10,1 88 8,9 78 8, x 25 13, ,2 97 9, x 32 14, , , x 40 16, , , x 50 16, , , x 65 20, , , x 80 22, , , x , , , x , , , x , , , x , , ,3 152 Ved beregning er der anvendt computer programmet "Ekodim", EN13941 og lambdaværdi λ = W/mK. Det er taget i betragtning, at keppen udvider sig 1%. For fremtidig beregning af varmetabet henvises til programmet «Ekodim».

7 Projektering 9:401 Projektering Skumpuder Skumpuder anvendes for at beskytte bøjninger, T-stykker m.m. ved store aksielle bevægelser og hvor der anvendes andet materiale end naturlig sand omkring komponenterne ved tilfyldning af kanalen. Materiale Dimensioner 2000 x 1200 x 40 mm. Materialet klarer en 70% komprimering. Placering Belægges med: Højde = kapperørets diameter. Bredde og længde jf. Beregning/anvisning. Tildækning med geotekstil Montage Skumpuderne placeres på begge rørets sider. Expansionspuderne og rørene bør dækkes med geotekstil for at forhindrer indtrængende materiale. Skumpuder Ved koldforlægning med stor førstegangsekspansion, kan pudetykkelsen reduceres med 50% på bøjningens inderside. Puderne monteres lodret (Illustration A) eller omkring røret (Illustration B) som vist på figuren. D Udførelse som illustration B skal undgås omkring krympemuffer. A B

8 Projektering 9:402 Installation af overgangsrør i vinkel Art. nr. 1580, 1680 og 1780 Baggrund Overgångsrør i vinkel, art. nr. 1580, 1680 och 1780 har en begrænset evne til at optage aksielle kræfter fra enkeltrørene. Max temperatur 120 C Min. lægningstemperatur 0 C Max længde Max længde på enkelrøret fra overgångsrørets bøjning til efterfølgende 90 bøjning for varmeforspændte og koldforlagte systemer er: DN m. DN m. DN m. DN m. DN m. L max OBS: Beregner på fremløbsledningen!