Теплогазоснабжение жилого микрорайона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального обучения

«Воронежский государственный строительно-архитектурный университет»

Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела

Курсовой проект

по дисциплине «Теплогазоснабжение с основами теплотехники»

на тему: «Теплогазоснабжение жилого микрорайона»

Выполнила:

студентка гр. 1522б

Овчинникова М.О.

Проверил: ст. преподаватель

Макеев Д.В.

Воронеж 2013 г.



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Исходные данные

2. Климатическая характеристика района

3. Расчёт тепловых нагрузок

3.1 Определение наружных объёмов зданий и числа жителей

3.2 Максимальные нагрузки

3.2.1 Отопление

3.2.2 Вентиляция

3.3 Средние нагрузки

3.3.1 Горячее водоснабжение (ГВ)

3.3.2 Отопление и вентиляция

3.4 Годовые нагрузки

3.5 Выбор схемы присоединения подогревателей ГВ

4. Расчёт и выбор котлов

4.1 Расчёт мощности отопительной котельной

4.2 Выбор числа и типа котлов

4.3 Характеристики выбранных котлов

4.4 Расчёт стоимости выработки теплоты и топлива

5. Графики расхода тепла и продолжительности тепловой нагрузки

5.1 Построение графика часового расхода тепла

5.2 График годового расхода тепла по продолжительности стояния наружных температур воздуха

6. График центрального качественного регулирования

7. Гидравлический расчёт сети

7.1 Трассировка сети

7.2 Расчёт расходов воды в сети

7.3 Составление расчётной схемы. Предварительный гидравлический расчёт

7.4 Монтажная схема сети

7.5 Выбор насоса

8. Тепловой расчёт сети

9. Максимальные расчёты сети

9.1 Расчёт П-образного компенсатора

9.2 Расчёт одностороннего сальникового компенсатор

Библиографический список



ВВЕДЕНИЕ

Трудно назвать отрасль народного хозяйства, в которой не применялась бы тепловая энергия. Обеспечение нормальных микроклиматических условий в помещениях жилых, общественных зданий и зданий промышленного назначения, обеспечение нормального хода технологических процессов в промышленности, обеспечение чистоты атмосферы в помещениях и на рабочих местах -- далеко не полный перечень сторон разнообразной деятельности и жизни человека, требующих применения тепловой энергии. Поэтому так остро поставлены вопросы развития техники теплогазоснабжения и вентиляции.

В настоящее время большое значение придается вопросам сохранения здоровья и оздоровления населения. Эту задачу должна решить, совместно с другими отраслями науки и техники, вентиляция, занимающаяся обеспечением чистоты атмосферы в помещениях зданий и сооружений, а также очисткой воздуха, выбрасываемого из помещений в окружающую среду.

Основой энергоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий является газоснабжение. Газ как топливо используется для выполнения технологических процессов на производстве, для приготовления тепловой энергии на теплостанциях, для приготовления пищи и т.д., поэтому в настоящее время добыче, транспорту и рациональному использованию газообразного топлива придается большое значение.



1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант	12
Город	Липецк
Тип системы	Закрытая
Температурный график	95/70
Система теплоснабжения	Двухтрубная
Тип регулирования	Качественное
Материал труб	Сталь
Температура воды в абонентской установке	ф'см, ?C
Температура в обратной магистрали	ф'20, ?C



2. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА

Данные по расчётным температурам для проектирования отопления t₀,?C, вентиляции t_в,?C, средней температуры наружного воздуха за отопительный период t_ср.о.,?C в продолжительности отопительного периода n, сут, скорости ветра за отопительный период V, м/с принимается согласно [1] (см. табл. 2.1.)

Таблица 2.1 Климатические данные района проектирования

№ вар.	Город	t0,?C	tв,?C	tср.о.,?C	n, сут	V, м/с	ф'см/ ф'20
12	Липецк	-27	-15	-3,4	202	4,8	89,5/70

Справочные данные по продолжительности стояния наружных температур воздуха принимают согласно [2], [3] (см. табл. 2.2.)

Таблица 2.2 Данные по повторяемости стояния наружных температур воздуха за отопительный период

Город	n, сут	Повторяемость температур наружного воздуха, ч
		-45ч-40	-40ч-35	-35ч-30	-30ч-25	-25ч-20	-20ч-15	-15ч-10	-10ч-5	-5ч0	0ч5	5ч8	Всего
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Липецк	199	-	-	9	34	137	327	562	826	1177	1176	528	4776



3. РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

3.1 Определение наружных объёмов зданий и числа жителей

Результаты определения расчётных величин приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Характеристика зданий микрорайонов

Назначение	Этажность	Высота этажа, м	Площадь в плане, м2	Общая площадь, м2	Объём, м3	Норма площади, м2/чел.	Кол-во людей, чел.
1	2	3	4	5	6	7	8
Жилой дом 1	9	3	7632	68688	206064	18	3816
Жилой дом 2	9	3	5472	49248	147744	18	2736
Школа	3	3	10080	30240	90720	7	4320
Администрация	5	3	9720	48600	145800	8	6075
Детский сад	3	3	7776	23328	69984	7	3333

3.2 Максимальные нагрузки

3.2.1 Отопление

При отсутствии проектных данных максимальный тепловой поток может быть определён по формуле укрупнённых расчётов [4]:

Q_{о max} = бq_оV_н(t_i - t₀)k_тп 10^-6 (Гкал/ч) _(3.1)

t₀ - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления (см. табл. 2.1.);

б - поправочный коэффициент, учитывающий район строительства здания;

V_н - объём здания по наружному обмеру (надземная часть);

k_тп - повышающий коэффициент, для учёта потери теплоты теплопроводами, проложенными в неотапливаемых помещениях;

t_i - средняя расчётная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (принимается: для жилых зданий 18?C, если t₀ ? -31, 20?C, если t₀ < 31; для административных зданий 18-20?C; для детских садов 20?C; для школ 16?C) [5]

q_о - удельная отопительная характеристика здания при t₀ = -30 (принимается для жилых зданий по табл. 3, для общественных зданий по табл. 4)

Расчёт сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 Расчёт максимальных тепловых нагрузок на отопление

Назначение	Vн, м	ti, ?C	б	t0, ?C	qо	kтп	Qо max, Гкал/ч	Qо max, МВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Жилой дом 1	206064	18	1,035	-27	0,34	1,05	3,426	3,985
Жилой дом 2	147744	18	1,035	-27	0,34	1,05	2,457	2,857
Школа	90720	16	1,035	-27	0,33	1,05	1,399	1,627
Администрация	145800	18	1,035	-27	0,32	1,05	2,282	2,654
Детский сад	69984	20	1,035	-27	0,34	1,05	1,215	1,413
У							10,779	12,536

3.2.2 Вентиляция

Определяем расчётную часовую тепловую нагрузку при точной вентиляции общественных зданий по укрупнённым показателям:

Q_{в max} = бq_вV_н(t_i - t_в)10^-6 (Гкал/ч) _(3.2)

q_в - удельная тепловая вентиляционная характеристика здания, определяется по таблице 4

t_в - расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции [6].

Результаты расчёта представлены в таблице 3.3.



Таблица 3.3 Максимальные тепловые нагрузки на вентиляцию

Назначение	Vн, м3	ti , ?C	tв, ?C	qв, Гкал/м3 ч ?C	Qв max, Гкал/ч	Qв max, МВт
1	2	3	4	5	6	7
Школа	90720	16	-15	0,07	0,204	0,237
Администрация	145800	18	-15	0,18	0,896	1,042
Детский сад	69984	20	-15	0,1	0,351	0,409
У					1,451	1,688

3.3 Средние нагрузки

3.3.1 Горячее водоснабжение (ГВ)

Средний тепловой поток на ГВ в отопительный период определяется по формуле:

Q_h^з = g_ит^h•N•c•с(t_h-t_сз)(1+K_тп)•10^-6/24•3,6 , МВт _(3.3)

K_тп - коэффициент, учитывающий тепловые потери системы ГВ. (В систему ГВ входят стояки, циркуляционные трубопроводы, полотенцесушители). Для системы ГВ с полотенцнсушителями, неизолированными стояками, без наличия наружных сетей ГВ на балансе потребителя принимают K_тп = 0,3.

g_ит^h - удельная норма расхода воды на единицу измерения. Для жилых зданий принимается согласно [7] или по утверждённым местным нормативам: для домов квартирного типа с централизованным ГВ, оборудованными сидячими ванными, длиной 1500..1700 мм, оборудованными душами принимают g_ит^h = 105 л/сут•чел;

для детских садов g_ит^h = 25 л/сут•чел;

для школ g_ит^h = 6 л/сут•чел;

для административных зданий g_ит^h = 5 л/сут•чел.

N - число людей, детей, учащихся..

c - теплоёмкость воды, c = 4,187 кДж/кг•?С.

с - плотность горячей воды, с = 1 кг/л.

t_h - средняя температура горячей воды. Для закрытых систем принимают t_h = 55?С.

t_сз - температура холодной воды в отопительные период, принимается t_сз = 5?С.

Средний тепловой поток в неотопительный период определяется по формуле:

Q_h^л = g_ит^h•N•c•с•в•(t_h-t_сл)(1+K_тп)•10^-6/24•3,6 , МВт _(3.4)

t_сл - средняя температура холодной воды в неотопительный период, принимается t_сл = 15?С.

в - коэффициент, учитывающий изменения среднего расхода воды на ГВ в неотопительный период по отношению к отопительному; в = 0,8.

Результаты расчёта представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 Средние нагрузки горячего водоснабжения

Назначение	Количество людей	gитh	th	tсз	tсл	Kтп	Qhз, МВт	в	Qhл, МВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Жилой дом 1	3816	105	55	5	15	0,3	1,262	0,8	0,808
Жилой дом 2	2736	105	55	5	15	0,3	0,905	0,8	0,579
Школа	4320	6	55	5	15	0,3	0,082	0,8	0,052
Администрация	6075	5	55	5	15	0,3	0,096	0,8	0,061
Детсад	3333	25	55	5	15	0,3	0,262	0,8	0,168
У							2,607		1,668

Определим максимальный тепловой поток на ГВ в зимний и летний период по формулам:

Q_гв^з_max = 2,4•УQ_h^з _(3.5)

Q_гв^л_max = 2,4•УQ_h^л _(3.6)

Q_гв^з_max = 2,4•2,607 = 6,257,

Q_гв^л_max = 2,4•1,668 = 4,003.

Составляем итоговую таблицу расчёта расходов тепла микрорайона (сумма максимальных расходов на отопление, вентиляцию и среднего зимнего на ГВ). Расчёт представлен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 Расчётные тепловые нагрузки

Наименование потребителя	Расчётный тепловой поток, МВт
	Qо max	Qв max	Qhз	Всего
1	2	3	4	5
Жилой дом 1	3,985	-	1,262	5,247
Жилой дом 2	2,857	-	0,905	3,780
Школа	1,627	0,237	0,082	1,946
Администрация	2,654	1,042	0,096	3,792
Детский сад	1,413	0,409	0,262	2,084
У	12,536	1,688	2,607	16,849

Суммарная расчётная тепловая нагрузка микрорайона составляет 16,849 МВт.

тепловой сеть отопительный район

3.3.2 Отопление и вентиляция

Средний тепловой поток на отопление определяется по формуле:

Q_{о ср} = Q_{о max} (t_i - t_{ср о})/( t_i - t_о) _(3.7)

где t_{ср о} - средняя температура наружного воздуха за отопительный период.

Средний тепловой поток на вентиляцию определяется по формуле:

Q_{в ср} = Q_{в max} (t_i - t_{ср о})/( t_i - t_в) _(3.8)

Результаты расчётов средних нагрузок представлены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 Итоговая таблица средних тепловых нагрузок

Наименование потребителя	Средний тепловой поток, МВт
	Qо ср	Qв ср	Qhз	Qhл
1	2	3	4	5
Жилой дом 1	1,895	-	1,262	0,808
Жилой дом 2	1,359	-	0,905	0,579
Школа	0,734	0,148	0,082	0,052
Администрация	1,270	0,676	0,096	0,061
Детский сад	0,702	0,273	0,263	0,168
У	5,96	1,098	2,607	1,668

3.4 Годовые нагрузки

Годовую нагрузку микрорайона на отопление находим по формуле:

Q_о = 24•n•Q_{о ср} , МВт _(3.9) ,

где n - продолжительность отопительного периода, сут.

Q_о = 24•202•5,96 = 28894,08 МВт

Годовую нагрузку микрорайона на вентиляцию находим по формуле:

Q_в = z•n•Q _{в ср} , МВт _(3.10) ,

где z - усреднённое за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий, принимается z = 16 ч.

Q_в = 16•202•1,097 = 3545,504 МВт

Годовую нагрузку микрорайона на ГВ находим по формуле:

Q_гв = 24•n•Q_h^з + 24(350-n)•Q_h^л, МВт _(3.11) ,

где 350 - число суток работы системы ГВ в году.

Q_гв = 24•202•2,007 + 24•148•1,668 = 18563,472 МВт

Находим суммарный расход тепла микрорайона за год:

Q = Q_о + Q_в + Q_{гв (3.12)}

Q = 28894,08 + 3545,504 + 18563,427 = 51003,056 МВт = 51,0031 ГВт.

3.5 Выбор схемы присоединения подогревателей ГВ

Схема присоединения подогревателей ГВ в закрытых системах теплоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального теплового потока на ГВ в отопительный период Q^з_{гв max} и максимального теплового потока на отопление Q_{о max} [9],[10].

Д = Q^з_{гв max}/Q_{о max}

1? Д ?0,2 - одноступенчатая схема;

0,2? Д ?0,6 - двухступенчатая схема, последовательная;

0,6? Д <1 - двухступенчатая схема, параллельная.

Результаты выбора схемы подключения обогревателей представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 Схемы подключения обогревателей ГВ зданий

Назначение	Qзгв max, МВт	Qо max, МВт	Д	Схема подключения
1	2	3	4	5
Жилой дом 1	3,029	3,985	0,760	двухступенчатая, параллельная
Жилой дом 2	2,172	2,857	0,760	двухступенчатая, параллельная
Школа	0,197	1,627	0,121	одноступенчатая
Администрация	0,2304	2,670	0,086	одноступенчатая
Детский сад	0,631	1,410	0,448	двухступенчатая, последовательная



4. РАСЧЁТ И ВЫБОР КОТЛОВ

4.1 Расчёт мощности отопительной котельной

Главным условием является надёжное и бесперебойное теплоснабжение потребителя. По надёжности теплоснабжение потребителя разделяют на 3 группы [12].

1 категории - потребители, не допускающие перерывов в теплоснабжении и снижения температуры воздуха внутри помещений ниже нормативов [16]. К этой категории относят детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, некоторые лечебные учреждения, картинные галереи и музеи, химические и специальные производства, шахты… Список 1 категории устанавливается федеральными и муниципальными органами.

2 категории - потребители, допускающие понижение температуры внутри отапливаемых помещений на период ликвидации аварий, но не более 54 часов. К этой категории относят жилые, общественные здания, некоторые производственные объекты.

3 категории - все остальные потребители.

Исходные данные:

Q_{о max} = 12,536 МВт;

Q_{в max} = 1,688 МВт;

Q_h^з = 2,607 МВт;

Q_h^л = 1,668 МВт;

Q_р = 16,849 МВт.

Согласно нормативам [12], [17], [18] при определении расчётной производительности котельной определяется сумма расчётных часов расхода тепла на отопление, вентиляцию, кондиционирование, технология, расхода на ГВ, а также потери тепла в тепловых сетях и собственные нужды котельной.

Для сетей небольшой протяженности потери тепла принимаются:

Q_р ? 15МВт - 2%,

Q_р < 15МВт - 3%.

Q^з_потерь = (0,02 или 0,03)•Q_{р (4.1)}

Q^л_потерь = (0,02 или 0,03)•Q_h^л _(4.2)

Q^з_потерь = 0,03•16,849 = 0,50547МВт,

Q^л_потерь = 0,03•1,668 = 0,05004МВт.

Для современных газовых котельных малой и средней мощности собственные нужды принимаются в пределах 1..1,5% от расчётной производительности:

Q_сн^з = Q_р•(0,01..0,015) _(4.3),

Q_сн^л = Q_h^л•(0,01..0,015) _(4.4).

Q_сн^з = 16,849•0,01 = 0,16849МВт,

Q_сн^л = 1,668•0,01 = 0,01688МВт.

Находим суммарную мощность котельной в отопительный и неотопительный период:

Q^з = Q_р + Q^з_потерь + Q_сн^з _(4.5),

Q^л = Q_h^л + Q^л_потерь + Q_сн^л _(4.6).

Q^з = 16,849 + 0,50547 + 0,16849 = 17,523МВт,

Q^л = 1,688 + 0,05004 + 0,01688 = 1,735МВт.

4.2 Выбор числа и типа котлов

Согласно [12] в случае выхода из строя одного из установленных котлов, оставшиеся должны обеспечить не менее 87% суммарной нагрузки отопления и вентиляции для потребителей 2 категории. Необходимо учитывать процент минимальной загрузки котла. В зависимости от типа котла, производителя, мощности, процент минимальной загрузки разный. В среднем находится в интервале 20..50% от номинальной мощности котла.

Рассмотрим несколько вариантов.

1. Установим 3 котла одинаковой мощности.

Находим единичную мощность 1 котла:

N₁ = Q^з/3 _(4.7).

N₁ = 17,523/3 = 5,841

По каждому подбираем котлы, ближайшие по мощности, округляя по избытку:

N₁? ? N₁.

N₁? = 6.

Находим суммарную мощность отопления и вентиляции:

Q_ов = Q_{о max} + Q_{в max (4.8)}

Q_ов = 12,536 + 1,688 = 14,224 МВт

При выходе одного котла из строя оставшиеся котлы обеспечат

2• N₁? = 12МВт,

что составляет

(N₂?/Q_ов)•100% = (12/14,224)•100% = 84,364%

- требования нормативов не выполняются.

В летний период минимальная загрузка котла составит

(Q_h^л/ N₁?)•100% = = (1,688/6)•100% = 28,13%

- больше минимальной загрузки.

2. Принимаем к установке 2 котла одинаковой мощности, но на один типоразмер больший, чем в 1 варианте, и 1 котёл на один типоразмер меньший, чем в 1 варианте.

2•N₁?= 2•8 = 16МВт,

что составляет

(16/14,224)•100% = 112,49

- требования нормативов выполнены.

Минимальная загрузка

(1,688/5,25)•100% = 32,1

- больше минимальной загрузки.

Принимаем 2 вариант.

4.3 Характеристики выбранных котлов

Buderus Logano S825LN

Современная универсальная концепция котла

· Стальные отопительные котлы низкого давления, производящие перегретую воду согласно TRD 702, работающие на дизельном топливе или газе

· Варианты исполнения с номинальной теплопроизводительностью 0,5-19,2 МВт, сертифицированы и имеют знак CE

· В котле поверхности нагрева расположены симметрично, в его конструкции использован принцип трехходового прохождения продуктов сгорания, имеется цилиндрическая жаровая труба и водоохлаждаемая камера с поворотом газового потока

· Отопительный котел предназначен для работы на дизельном топливе EL по DIN 51 603, на природном и сжиженном газе или рапсовом масле. Котел работает со всеми дизельными и газовыми вентиляторными горелками по EN 267 и EN 676 или горелками, имеющими знак CE

· Очень маленькие потери с лучистым теплом благодаря компактной цилиндрической конструкции, хорошей теплоизоляции и обшивке из алюминиевого листа

· Высокий стандартизированный коэффициент использования (в зависимости от температуры теплоносителя и при котловой нагрузке свыше 94 %)

· В комбинации со встроенным конденсационным теплообменником может использоваться как газовый конденсационный котел

· Высокая эксплуатационная надежность благодаря встроенному инжектору для равномерного распределения температуры

· Полное использование диапазона регулирования горелки, поскольку отсутствует ограничение минимальной нагрузки на горелку

Работа с пониженным уровнем шума и низкими выбросами вредных веществ

· Низкие выбросы вредных веществ благодаря организации прохода продуктов сгорания по трехходовому принципу и наличию низкоэмиссионной газовой или дизельной вентиляторной горелки

· Logano S815 LN используется при повышенных требованиях к выбросам вредных веществ и имеет очень низкую объемную нагрузку на камеру сгорания при больших размерах самой камеры

· Существенно снижены шумы в рабочем режиме благодаря звукопоглощающей подставке под котел, шумоглушителю дымовых газов и звукопоглощающему кожуху горелки

Простое и удобное управление

· Адаптация регулировочных функций в зависимости от применения

· Простая настройка всех функций системы управления (по принципу "Нажми и Поверни")

· Возможно расширение комплектации системы управления дополнительными модулями

Быстрый монтаж, пуск в эксплуатацию и техническое обслуживание

· На котле имеются крюки для его транспортировки краном

· Легкий доступ к топочной камере, простая чистка через поворотную дверь

· Дверца горелки может быть навешана справа и слева

· Беспроблемный монтаж горелок благодаря пластине с просверленными отверстиями и специальной футеровке дверцы горелки

4.4 Расчёт стоимости выработки теплоты и топлива

Годовой расход природного газа на выработку теплоты котельной определяется по формуле:

В = [Q/(?_ка^бр•Q_н^р)]•3,6•10⁶ [м³/год], _(4.9)

?_ка^бр - кпд котлоагрегата брутто (без учёта расхода на собственные нужды),

Q_н^р - низшая теплотворная способность топлива,

Q - тепловая мощность микрорайона, МВт

?_ка^бр = 0,91

Q_н^р = 33496 кДж/кг

В = 51003,056/(0,91•33496)•3,6•10⁶ = 6023710 м³/год.

При стоимости 1000 м³ природного газа для котельных Ц_т = 4107,56 руб., получим годовые затраты на топливо:

(В•Ц_т)/1000 = 6023710•4107,56/1000 = 24742750,2476 руб/год = 24,74275 млн руб/год.

При средней стоимости тепловой энергии 1200 руб/Гкал, стоимость выбработанной теплоты составит

(Q•3,6/4,187)•1200 = 52623687,41 руб/год = = 52, 62368741 млн руб/год.



5. ГРАФИКИ РАСХОДА ТЕПЛА И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

5.1 Построение графика часового расхода тепла.

По оси абсцисс откладываем наружные температуры воздуха в интервале от +18?С до t_о.

Линия отопительной нагрузки: строим точки (18; 0), (t_o; Q_{o max}).

Линия вентиляционной нагрузки: строим точки (t_o; Q_{в max}).

Линия горячего водоснабжения: (t_o; Q_h^з).

Для построения суммарного графика предварительно находим расходы на отопление при t_н и +8?С:

Q_o(t_в) = Q_{o max}•[(t_i - t_в)/(t_i - t_o)], _(5.1),

Q_o(+8) = Q_{o max}•[(t_i - 8)/(t_i - t_o)], _(5.2)

t_i = 18?C

Q_o(t_в) = 12,536•[(18+15)/(18+27)] = 9,193

Q_o(+8) = 12,536•[(18-8)/(18+27)] = 2,786

Расход на вентиляцию при +8?C:

Q_в(+8) = Q_{в max}•[(t_i - 8)/(t_i - t_в)], _(5.3)

Q_o(+8) = 1,688•[(18 - 8)/(18+15)] = 0,512

Складываем соответствующие значения ординат при t_o, t_в и +8?C.

t_o: Q_{o max} + Q_{в max} + Q_h^з = 16,831

t_o: Q_o(t_в) + Q_{в max} + Q_h^з = 13,488

+8: Q_o(+8) + Q_в(+8) + Q_h^з = 5,905

5.2 График годового расхода тепла по продолжительности стояния наружных температур воздуха

Таблица 5.1 Повторяемость температур наружного воздуха

Город	n, сут	Повторяемость температур наружного воздуха, ч
		-45ч-40	-40ч-35	-35ч-30	-30ч-25	-25ч-20	-20ч-15	-15ч-10	-10ч-5	-5ч0	0ч5	5ч8	Всего
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Липецк	199	-	-	9	34	137	327	562	826	1177	1176	528	4776
					9	43	180	507	1069	1895	3072	4248	4776

365•24 = 8760 ч;

350•24 = 8400 ч



6. ГРАФИК ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Температуры сетевой воды в подающем трубопроводе ф₁₀, после системы отопления ф₂₀, после устройства смешения ф_см, в зависимости от наружных температур t_н определяем по формулам:

ф₁₀ = t_i + (ф?_пр - t_i)•Q_о^{^0,8} + (ф?₁₀ - ф?_пр)•Q_о^{^} _(6.1)

ф₂₀ = ф₁₀ - (ф?₁₀ - ф?₂₀)•Q_о^{^} _(6.2)

ф_см = ф₁₀ - (ф?₁₀ - ф?_см)•Q_о^{^} _(6.3) ,

где

Q_о^{^} = (t_i - t_н)/( t_i - t_о)

- относительная нагрузка системы отопления,

t_i - температура воздуха внутри помещения (=18?С),

ф?_пр = 0,5•( ф?_см + ф?₂₀)

- средняя температура воды в отопительном приборе,

ф?₁₀ - температура воды в подающей магистрали при t_о (ф?₁₀ = 95?С),

ф?₂₀ - температура обратной магистрали теплосети при t_о,

ф?_см - температура воды после устройства смешения (у потребителя).

Выполняем расчёты по формулам (6.1), (6.2), (6.3) для наружных температур t_о, t_н, +8, а в промежутках кратно 5?С. Расчёт представлен в таблице 6.1.



Таблица 6.1 Расчёт температурного графика

tн	tо	ф?см	ф?20	ф?10	Qо^	ф?пр	ф10	ф20	фcм
-27	-27	89,5	70	95	1	79,75	95	70	89,5
-25					0,956		90,663	66,763	85,405
-20					0,844		79,953	58,853	75,311
-15					0,733		70,083	51,853	75,311
-10					0,622		60,875	45,325	57,454
-5					0,511		52,287	39,512	49,476
0					0,400		44,38	34,38	42,18
+5					0,289		37,065	29,840	35,475
+8					0,222		32,911	27,361	31,690

На графике проводим горизонтальную линию температуры 70?С до пересечения с кривой ф₁₀. Получаем точку температурного излома. Проецируем полученную точку на ось наружных температур и по графику находим её значение. Получаем t_н.и. температуру наружного воздуха в точке излома графика. Части кривых с левой стороны от t_н.и. проводим штрихпунктирной линией. Из точек пересечения t_н.и. с кривыми проводим горизонтальные линии влево и находим по графику их значения.



7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СЕТИ

7.1 Трассировка сети

На планах Д обозначен источник теплосети.

Прокладку трубопровода осуществлять параллельно дорогам и зданиям.

Пересечение дорог и коммуникаций стараться выполнять под прямым углом.

Расстояние от трубопровода до фундаментов зданий должно быть не менее 2 м, до дорог не менее 1,5 м.

Необходимо стремиться к минимальному числу тепловых камер.

Стремиться к минимальному значению материальной характеристики сети.

Трассировка не является оптимальной, если в ней существуют участки, в которых теплоноситель движется обратным ходом, т.е. расстояние от участка до источника теплоты по радиус-вектору уменьшается.

7.2 Расчёт расходов воды в сети.

Расход на отопление каждого здания определяется по формуле:

G_со = 3600•Q_оmax/c(ф₁ - ф?₂₀), [т/ч], _(7.1)

Расход на вентиляцию каждого здания определяется по формуле:

G_в = 3600•Q_вmax/c(ф₁ - ф?₂₀), [т/ч], _(7.2)

Расход на горячее водоснабжение каждого здания определяется по формуле:

G_гв = [3600•Q_h^з/c(ф₁₀(t_н.и.) - ф₂₀(t_н.и.))]•(t_г - t?_I)/( t_г - t_x) , [т/ч], _(7.3)

Суммарные расходы находим по формуле:

УG = G₂₀ + G_гв + 1,2•G_{гв (7.4)}

t_г - температура горячей воды у потребителя, t_г = 55?С,

t_х = 5?С,

ф₁₀(t_н.и.) = 70?С,

ф₂₀(t_н.и.) = 52?С (по графику),

t?_I - температура нагреваемой воды после первой ступени нагрева, принимается на 10?С ниже температуры ф₂₀(t_н.и.),

t?_I = ф₂₀(t_н.и.) - 10?С = 52 - 10 = 42?С

Расчёт представлен в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Наименование потребителя	Тепловой поток, МВт	Расход воды, т/ч
	Qоmax	Qвmax	Qhз	Gсо	Gв	Gгв	УG
Жилой дом 1	3,985	-	1,262	137,053	-	15,673	155,861
Жилой дом 2	2,857	-	0,905	98,258	-	11,2396	111,746
Школа	1,627	0,237	0,082	55,959	8.151	1,0184	65,329
Администрация	2,670	1,042	0,096	91,827	35,837	1,192	129,094
Детский сад	1,41	0,409	0,263	48,493	14,066	3,266	66,478
Сумма	12,536	1,688	2,607	431,587	58,054	32,377	528,508

7.3 Составление расчётной схемы. Предварительный гидравлический расчёт

Выбирается расчётная схема магистрали по составленной трассировке. Как правило, это самый удалённый от котельной потребитель. Если несколько равноудалённых потребителей, то выбирается расстояние до наиболее нагруженного. Изображаем схему с расстановкой участков. Участком считается отрезок сети, на котором расход постоянен. Расставляем расходы воды на дома, а затем суммируем по всем участкам.

Составляем план гидравлического расчёта, пользуясь таблицами гидравлического расчёта [13] по известным расходам воды на участках, определяем диаметры труб, потери напора и скорости на участках. При этом необходимо следующие правила: скорость воды в сети w?1,5 м/с, удельные потери давления

Дh = R_l, R_l?80 Па/м

- на магистралях, R_l?300 Па/м - на ответвлениях.

L_э - эквивалентная длина

L_п = L + У L_э

Дp = L_п• R_l/1000

Таблица 7.2 Бланк гидравлического расчёта

№ участка	G, т/ч	L,м	Dн ч S, мм	Rl, Па/м	w, м/с	Местные сопротивления	Lэ, м	Lп, м	Дp, кПа	ДH, кПа
Магистраль
1	528,508	117	426/7	64,3	1,49	· компенсатор сальниковый · отвод · тройник на проход	10 6 20	153	9,8379	9,8379
2	462,03	219	426/7	24,4	1,0	· компенсатор сальниковый · тройник на проход	10 20	249	6,0756	15,9135
3	267,607	117	325/8	38,1	1,04	· тройник на проход · компенсатор сальниковый · переход · отвод	13,9 4,17 1,4 4,17	140,64	5,35838	21,2719
4	111,746	108	219/7	54,9	0,97	· тройник на проход · переход · задвижка · отвод	8,4 0,84 3,36 2,52	123,12	6,75929	28,0312
Ответвления
5	66,4788	69	152/4,5	132	1,19	· тройник на ответвление · задвижка · П-образный компенсатор	7,8 2,08 6,1	84,94	-	-
6	129,094	49,5	273/8	23,3	0,73	· тройник на ответвление · задвижка · сальниковый компенсатор	16,7 3,33 3,33	72,86	-	-
7	65,329	154,5	152/4,5	132	1,19	· тройник на ответвление · задвижка · П-образный компенсатор · П-образный компенсатор	7,8 2,08 6,1 6,1	176,58	-	-
8	155,861	12	273/8	33,1	0,87	· тройник на ответвление · задвижка	16,7 3,33	32,03	-	-

7.4 Монтажная схема сети

Зная диаметры сети и длины, необходимо расставить компенсаторы, неподвижные опоры, изобразить все местные сопротивления (задвижки, отводы, тройники, компенсаторы, переходы).

7.5 Выбор насоса

Напор насоса для зимнего режима определяется по формуле:

H_c = 3 + h^з_max + ДH + Дh_{аб (7.3)}

где h^з_max - высота самого высокого здания в плане,

Дh_аб - потери напора в абонентской установке, принимаем Дh_аб = 10 м вод. ст.

ДH - потери напора по магистрали.

H_c = 3 + 27 + 28,0312 + 10 = 68,0312

Расход сетевого насоса принимаем равным расходу воды G = 528,508.

По каталогу по известным значениям H_c и B_c, принимаем два сетевых насоса СЭ - 500 - 70.

Расчётный часовой расход воды для подпитки сети принимаем 75% от фактического объёма воды в трубопроводах тепловой сети и присоединённых систем теплопотребления. При отсутствии данных по объёму воды в системах принимают 65 м³.

1 МВт расчётной тепловой нагрузки V = 65•Q^р = 65•16,849 = 1095,185.

Аварийная подпитка сети предусматривается равной 2% объёма воды в сети и в системах водопотребления. Находим расход подпиточного насоса

G_a = 0,02V = 0,02•1095,185 = 21,9037 м³/ч.

Напор подпиточного и аварийного насоса принимаются одинаковыми и равными величине статического напора в тепловой сети:

H_ст = 3 + h^з_max = 30 м.

По каталогу принимаем насос типа 4К-8. Принимаем 2 подпиточных и два аварийных насоса типа 4К-8.



8. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ СЕТИ

Таблица 8.1 Железобетонные каналы сети

№ участка	dн	Тип канала	Размеры каналов
			Внутренние	Наружные
			Ширина	Высота	Ширина	Высота
1	2	3	4	5	6	7
1; 2	426	КЛ 150 - 60	1500	600	1800	850
3	325	КЛ 120 - 60	1200	600	1450	780
4	219	КЛ 60 - 60	600	600	850	780
5;7	152	КЛ 60 - 45	600	450	850	630
6;8	273	КЛ 120 - 60	1200	600	1450	780

Расчёт для 1 и 2 участка. Определить по нормируемой плотности теплового потока толщину тепловой изоляции для двухтрубной сети с d_н = 426 мм, проложенной в канале типа КЛ 150 - 60. Расстояние до поверхности земли до оси трубопроводов в канале h = 1,0 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t₀ = 4?С. Теплопроводность грунта л_гр = 1,16 Вт/м•?С. Тепловая изоляция - изделия из ППУ с коэффициентом теплопроводности л_из = 0,03 Вт/м•?С. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе составляет ф₁ = 55?С, в обратном ф₂ = 50?С.

Определим внутренний d_вэ и наружный d_нэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (1,5?0,6м) и наружным (1,8?0,85м) размерам его поперечного сечения:

d_вэ = = = 0,857 м

d_нэ = = = 1,1547 м

F - внутреннее сечение канала, м²,

Р - периметр сторон, м.

Определим термическое сопротивление внутренней поверхности канала R_впк:

R_впк = = 1/(8•3,14•0,857) = 0,04645 м•?С/Вт,

б = 8 Вт/м²•?С - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала.

Определим термическое сопротивление стенки канала R_ст.к., приняв коэффициент теплопроводности железобетона л_ст = 2,04 Вт/м•?С :

R_{ст. к.} = ln = ln = 0,02327 м•?С/Вт

Определим термическое сопротивление грунта R_гр.:

R_гр = • ln( + ) = • ln( + ) = 0,157 м•?С/Вт

Определим термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя, R_пов.из., приняв предварительно толщину слоя изоляции д_из. = 50 мм = 0,05 м:

R_пов.из. = 1/( б р (d_н + 2д_из.)) = 1/(8•3,14•(0,426 + 2 •0,05)) = 0,07568 м•?С/Вт.

По таблице 1 в зависимости от диаметра трубопровода принимаем нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего трубопровода q₁ = 29,1 Вт/м.

Определим суммарное термическое сопротивление для подающего трубопровода R_из:

R_из = (ф₁ - t₀)/q₁ = (55 - 4)/29,1 = 1,75258 м•?С/Вт.

Определим требуемое термическое сопротивление слоёв для подающего трубопровода R, м•?С/Вт, с учётом коэффициента взаимного влияния температурных полей трубопроводов ?₁ = 0,95:

R = R_из - R_пов.из. - (1+ ?₁)•(R_впк. + R_ст.к. + R_гр.),

R = 1,75258 - 0,07568 - (1+0,95)•(0,04645 + 0,02327 + 0,157)...