Разработка системы отопления двухэтажной столовой предприятия ООО "Вологодская ягода" в городе Вологде

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Создание оптимальных условий для пребывания человека в помещении подразумевает поддержание определённых параметров микроклимата. К таким параметрам относятся температура, относительная влажность воздуха, его состав, подвижность и т.д. В задачу отопления входит поддержание температуры внутри помещений на уровне, обеспечивающем комфортное пребывание людей в холодный период года.

Основная гигиеническая задача отопления предприятия общественного питания заключается в том, чтобы создать оптимальную температуру воздуха, постоянную во времени и пространстве. В общем случае различают две основные системы отопления: местная и центральная.

Применение центрального отопления в предприятиях общественного питания более гигиенично, так как при этом обеспечиваются следующие преимущества (по сравнению с местным): не загрязняется воздух помещений, обеспечивается более равномерная температура в помещениях, оно более удобно в эксплуатации и более выгодно экономически.

Целью моей выпускной квалификационной работы является разработка системы отопления двухэтажной столовой предприятия ООО «Вологодская ягода» в городе Вологде.

1. Исходные данные

1.1 Структурная характеристика объекта проектирования

Объект: столовая ООО «Вологодская ягода».

Площадь участка: 1119,7 м2.

Количество этажей: 2.

Конструкция наружных ограждений: многослойная.

Конструкция пола: линолеум, плитка.

Остекление - тройное.

1.2 Расчетные параметры воздуха

В таблице 1.1 приведены данные расчетных параметров воздуха в городе Вологде [1].

Таблица 1.1 - Расчетные параметры воздуха

Наименование параметра	Обозначение	Значение	Единица измерения
Наружные расчетные параметры
Высота этажа	Нэт	3,6	м
Температура холодной пятидневки	text	-32	°С
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период	tср	-4	°С
Продолжительность отопительного периода	z	228	сут/год
Внутренние расчетные параметры
Температура внутреннего воздуха:	tint	-	°С
Обеденные залы для посетителей, обеденные залы для рабочих,	tint	21	°С
Для санитарных узлов, коридоров, тамбуров, раздаточных, кладовых, лестничных клеток	tint	16	°С
Для моечных кухонной посуды, моечных столовой посуды, моечных тары, доготовочных, комнат персонала, бельевых чистого и грязного белья, постирочных, теплового и водомерного узла	tint	18	°С
Для кдадовых продуктов, тамбур шлюзов, электрощитовых	tint	5	°С
Для помещений уборочного инвентаря	tint	12	°С
Для помещений для хранения отходов	tint	2	°С
Для загрузочных тамбуров	tint	10	°С
Для комнат отдыха, комнат приема пищи	tint	22	°С
Для душевых	tint	25	°С
Для комнат администратора, сушки, глажки	tint	20	°С

2. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций

В задачи теплотехнического расчета входит определение толщины искомого слоя, при котором температура на внутренней поверхности ограждения будет выше температуры точки росы внутреннего воздуха и будет удовлетворять теплотехническим требованиям: R0 ? Rreg.

2.1 Расчет наружных ограждающих конструкций

Необходимо рассчитать сопротивление теплопередачи для наружной стены столовой, распложенной в городе Вологде. Конструкция наружной стены приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Конструкция наружной стены

1-раствор цементно-песчаный толщиной д1=0,03м; л =0,7 Вт/(м2С); 2- слой керамзитобетона толщиной д2=0,4м; л =0,66 Вт/(м2С); 3- слой плиты минераловатная ЗАО «Минеральная вата» толщиной дут=0,07м ; л =0,045 Вт/(м20С); 4-слой шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной д3=0,12м; л =0,64 Вт/(м2С)

Нормируемое значение сопротивления теплопередач ограждающих конструкций, , (м2С)/Вт, определяется по формуле:

(2.1)

где - коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В формуле (2.1) принимается равным 1;

- значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м20С)/Вт, берется в зависимости от градусо-суток отопительного периода, (ГСОП), Ссут/год, региона 2.

ГСОП определяется по формуле (2.2):

, (2.2)

где - температура внутреннего воздуха, С;

- средняя температура наружного воздуха, С;

продолжительность отопительного периода, сутки.

По формуле (2.2) находим:

.

Для значений ГСОП отсутствующих в 2 значение находится по формуле:

, (2.3)

где ГСОП градусо-сутки отопительного периода для определенного района;

коэффициенты, принимаемые по 2.

По формуле (2.3) находим:

Нормируемое значение сопротивления теплопередачи рассчитывается по формуле (2.4):

, (2.4)

где - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, С, С [2]; - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (принимаемый по таблице 2.1. [4]), Вт/(м2С); - температура внутреннего воздуха, С;

- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, С, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [1].

Находим нормируемое значение сопротивления теплопередачи по формуле (2.4):

.

Для наружной стены выбираем большее получившееся значение равное , (м2С)/Вт.

Для многослойной и однослойной конструкции ограждающей поверхности сопротивление рассчитывается по формуле (2.5):

, (2.5)

где - сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, (м20С)/Вт;

- термическое сопротивление одно- или многослойной ограждающей конструкции, (м20С)/Вт;

-сопротивление теплоотдачи наружной поверхности стены, (м20С)/Вт.

Сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции находится:

, (2.6)

где- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций [3] Вт/(м2С).

Термическое сопротивление одно- или многослойной ограждающей конструкции определяется:

, (2.7)

где --термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, (м2С)/Вт.

Сопротивление теплоотдачи наружной поверхности стены находится:

, (2.8)

где - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций для условий холодного периода принимаемый по таблице 2.1 [4], , Вт/(м2С).

Термическое сопротивление каждого однородного слоя определяется по формуле (2.9):

; (2.9)

; ;

; .

Вычисляем действительное значение термического сопротивления теплопередач при полученных значениях термического сопротивления:

 (2.10)

.

Так как 3,32 > 2,56, то значение коэффициента теплопередачи находим по формуле:

; (2.11)

.

Расчет сопротивления теплопередаче чердачного покрытия.

Конструкция чердачного покрытия приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Конструкция чердачного покрытия: 1- монолитная цементно-песчаная стяжка, д = 15 мм; л=0,76 Вт/(м·°С); 2- ПСБ-С-35 ГОСТ 15588-86*, д = 250 мм; л=0,037 Вт/(м·°С); 3 - ж/бплита, д = 220 мм; л=1,92 Вт/(м·°С)

Вычислим по формуле численное значение сопротивления теплопередаче Rreg:

.

Сопротивление теплопередачи определяется по формуле:

.

Принимаем за приведенное сопротивление теплопередаче для чердачного перекрытия численное значение Rreq большей и равной R0=3,41 .

Сопротивление для однослойной или многослойной ограждающей конструкции определяем по формуле (2.5).

Термическое сопротивление каждого из однородных слоев рассчитываем по формуле (2.9).

Вычисляем действительное значение сопротивления теплопередачи:

.

Так как условие выполняется (), то значение коэффициента теплопередачи определим по формуле (2.11):

.

Расчет сопротивления теплопередаче конструкции пола.

Требуется рассчитать сопротивление теплопередачи конструкции пола над подвалом здания.

Конструкция перекрытия приведена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Конструкция перекрытия: 1 -линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632)д = 5 мм; л=0,38 Вт/(м·°С); 2- стяжка из цементно-песчаного раствора М150, д = 20 мм; л=0,76 Вт/(м·°С); 3 - стяжка из легкого бетона М100, д = 100 мм; л=0,8 Вт/(м·°С), 4 - утеплитель URSA, д = 180 мм; л=0,041 Вт/(м·°С); 5 - сборная ж/бплита, д = 200 мм; л=1,92 Вт/(м·°С)

Вычисляем по формуле (2.2) нормируемое значение сопротивления теплопередачи Rreq:

.

Приведенное сопротивление теплопередачи определяем по формуле (2.3):

.

Принимаем для покрытия численное значение Rreq большей и равной Rо=3,41 .

Принимаем в качестве расчётного значения толщину утеплителя URSA.

Вычисляем действительное значение сопротивления теплопередаче:

.

Так как 4,8 > 3,41 , то значения коэффициента теплопередачи определяем по формуле:

.

2.2 Расчет сопротивления теплопередаче светового проема здания

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче для световых проемов:

; (2.12)

.

По значению Rreq выбираем конструкцию окна с приведенным сопротивлением теплопередаче при условии .

В здании установлены окна с тройным остеклением из обычного стекла в деревянных, раздельно-спаренных переплетах. Таким образом, приведенное сопротивление теплопередаче принимаем равным.

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (2.9):

.

2.5 Расчет сопротивления теплопередаче наружной двери здания

Фактическое общее сопротивление теплопередаче наружных дверей должно быть не менее значения для стен зданий и сооружений [5]. Тогда можно найти по формуле (2.13):

Вычисляем коэффициент теплопередачи наружных дверей:

; (2.13)

.

. (2.14)

3. Тепловая мощность системы отопления

Для того, чтобы определить потери теплоты помещениями необходимо учитывать основные и добавочные потери теплоты через ограждения Qосн, расход теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещение наружного воздуха Qинф и бытовые тепловыделения в помещения Qбыт.

Основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции помещений определяются по формуле (3.1) [6]:

(3.1)

где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

Ro - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, мІ·ч·°С/кДж;

tвн - расчетная температура внутреннего воздуха помещений, °С;

tн.о - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

- коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты в долях от основных потерь [6].

При определении площади наружных стен, в которых имеются окна, балконные двери и входные двери отнимается суммарная площадь световых проемов и дверей.

Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции помещений принимаются в зависимости от расположения здания по сторонам света по [6]:

для наружных стен, дверей, окон, обращенных:

- на север, восток - в размере 0,1;

- на юг и запад - 0,05.

В угловых помещениях дополнительно добавляются на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено:

- на север, восток - в размере 0,05;

- в других случаях - 0,1.

Потери теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха определяются, учитывая два вида поступлений воздуха в помещения:

1. Потери через неплотности в наружных ограждениях в результате действия теплового и ветрового давления Qинф1;

2. Потери вследствие дисбаланса между нормируемыми величинами воздухообмена по притоку и вытяжке Qинф2.

Принимается за расчетные потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха большее из полученных значений Qинф1 и Qинф2.

Потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха через неплотности в наружных ограждениях жилых зданий Qинф1 определяются по формуле (3.2) [6]:

(3.2)

где с - коэффициент, учитывающий единицы измерения потерь теплоты Q, равный 1,163;

G -количество инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;

k - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока; k= 0,7 [6].

Количество инфильтрующегося воздуха в помещение через неплотности наружных ограждений определяются по величине нормативной воздухопроницаемости Gн для окон и балконных дверей по формуле (2.3):

, (3.3)

гидравлический отопление теплопередача циркуляционный

где Gн - нормативная воздухопроницаемость для окон и балконных дверей, равная 6 кг/(м2ч);

F - расчетная площадь окон и балконных дверей, м2.

Количество теплоты, необходимое для нагревания инфильтрующегося воздуха, поступающего в помещения при естественной вытяжной вентиляции Qинф2 определяется по формуле (3.4):

(3.4)

где вн - плотность воздуха в помещении, кг/м3 [6];

L - количество удаляемого воздуха, м3/ч; принимаем как L=21 Fплз;

Fплз - полезная площадь пола жилой комнаты, м2.

Общие потери теплоты помещениями уменьшаются на величину теплового потока, регулярно поступающего от электрических приборов, освещения и людей и рассчитываются как:

(3.5)

Потери теплоты помещением определяются по формуле (3.6):

(3.6)

4. Расчет системы отопления

4.1 Выбор типа системы отопления и расчетных параметров теплоносителя

Проектируемая система отопления - двухтрубная комбинированная тупиковая с разводкой в конструкции пола - для первого этажа, для второго-в конструкции подвесного потолка первого этажа. В подающем трубопроводе температура теплоносителя равна 95°С, в обратном равна 70°С. Движение воды осуществляется в одном направлении, то есть движения воды в подающих и обратных магистралях попутное. Согласно СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» применяем присоединение системы отопления по зависимой схеме. Независимая схема применяется для жилых зданий с 12 и более этажами, если это обусловлено гидравлическим режимом работы системы или техническим заданием заказчика.

Выбор системы аргументирован следующими факторами.

Двухтрубная система отопления обладает рядом преимуществ, таких как:

- равномерный прогрев отопительных приборов по всем этажам здания, так как каждый радиатор получает теплоноситель одинаковой температуры;

-возможность регулировать температуру теплоносителя в каждой комнате, так как при проектировании предусмотрена установка автоматических терморегуляторов для радиаторов отопления;

- отсутствует необходимость использовать мощный насос в силу того, что в двухтрубной обвязке нет значительных потерь давления и вода способна циркулировать самотёком благодаря силе гравитации;

- нет необходимости увеличивать количество секций в радиаторах с целью увеличения объемов теплоносителей;

- возможность выполнять ремонт одного отдельно взятого нагревательного прибора без отключения всей отопительной системы и в отличие от однотрубной системы возможно уже после сборки основной линии врезать радиатор в систему, а также легко ликвидировать, допущенные на стадии проектирования ошибки.

4.2 Конструирование системы отопления

Конструирование системы начинается с размещения на плане первого и второго этажа отопительных приборов и стояков. Предусмотрена закрытая прокладка трубопроводов, для первого этажа - в конструкции пола, для второго этажа - в конструкции подвесного потолка первого этажа. Трубопроводы в местах пересечения перекрытий, внутренних стен и перегородок прокладываются в гильзах из негорючих материалов. Заделка зазоров и отверстий в местах прокладки трубопроводов предусмотрена негорючими материалами.

Отопительные приборы размещены под световыми проемами в местах доступных для осмотра, ремонта. В отсеках тамбуров, имеющих наружные двери, отопительные приборы не устанавливаются. В качестве отопительных приборов приняты радиаторы стальные панельные Vogel&Noot (Австрия) с нижним подключением. Удаление воздуха из приборов осуществляется через воздухоотводчики, расположенные в верхних пробках приборов. В поставку приборов входит ручной терморегулирующий вентиль для индивидуального регулирования температуры в приборе потребителям, устанавливаемый в верхней пробке. На подводках предусмотрена установка клапана запорно-присоединительного RLV-K для увязки сопротивления циркуляционных колец. В электрощитовой, венткамерах, некоторых подсобных помещениях первого этажа устанавливаются змеевики из гладких труб. На подводках, за исключением приборов коридора, загрузочного тамбура, устанавливаются краны двойной регулировки. Увязка гидравлического сопротивления ветвей - балансировочными вентилями, а поэтажные ветви увязываются с помощью запорно-регулирующих вентилей. Опорожнение системы предусматривается при помощи шаровых кранов со штуцерами для спуска воды в тепловом узле.

После конструирования приступают к гидравлическому расчету системы отопления.

5. Расчет отопительных приборов

В качестве отопительные приборов выбраны стальные панельные радиаторы Vogel&Noot (Австрия). Расчет начинают с определения площади внешней нагревательной поверхности каждого отопительного прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение.

Расчет проводится при температуре теплоносителя 95-70.

В некоторых помещениях первого этажа установлены змеевики из гладких труб.

Расчет отопительных приборов представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Подбор отопительных приборов

Радиатор	tвх-tвых	Qприб, кДж/ч	Тип прибора	Ширина	Длина
1 этаж
Стояк 1 17-17
1	25	831	22kv	600	520
2	25	964	22kv	600	400
3	25	1067	22kv	600	520
4	25	530	22kv	600	400
5	25	530	22kv	600	400
6	25	530	11kv	600	400
7	25	1672	22kv	600	720
8	25	615	22kv	600	400
Стояк 2 22-22
1	25	2020	22kv	600	720
2	25	438	22kv	600	600
3	25	438	22kv	600	600
4	25	438	22kv	600	600
5	25	560	22kv	600	600
6	25	94	22kv	600	600
Стояк 3 10-10
1	25	94	22kv	600	600
2	25	1225	22kv	600	520
3	25	1225	22kv	600	520
4	25	1225	22kv	600	520
5	25	1225	22kv	600	520
6	25	1225	22kv	600	520
7	25	1225	22kv	600	520
8	25	143	змеевик	2 гл.трубы ДУ 100, L=1м
Стояк 4 35-35
1	25	183	змеевик	3 гл.трубы 133х3,5, L=1м
2	25	878	22kv	600	600
3	25	81	22kv	600	400
4	25	81	22kv	600	400
5	25	642	22kv	600	400
6	25	647	22kv	600	400
7	25	709	22kv	600	800
8	25	761	22kv	600	400
9	25	205	змеевик	3 гл.трубы ДУ 80, L=1м
10	25	205	22kv	600	600
11	25	25	змеевик	6 гл.трубы ДУ 40, L=1м
12	25	139	змеевик	2 гл.трубы ДУ 50, L=1м
13	25	94	змеевик	2 гл.трубы ДУ 100, L=1м
14	25	560	змеевик	3 гл.трубы ДУ 80, L=1м
2 этаж
Стояк 1 11-11
1	25	2239	22kv	600	720
2	25	827	11kv	600	520
3	25	1195	11kv	600	520
4	25	935	22kv	600	520
5	25	935	22kv	600	400
6	25	177	11kv	600	400
7	25	746	11kv	600	520
8	25	1050	22kv	600	520
9	25	1308	22kv	600	520
10	25	560	22kv	600	520
Стояк 2 28-28
1	25	1281	11kv	600	400
2	25	1892	22kv	600	600
3	25	1885	22kv	600	720
4	25	1039	22kv	600	400
5	25	1039	22kv	600	400
6	25	1232	22kv	600	520
7	25	1232	22kv	600	520
Стояк 3 16-16
1	25	438	22kv	600	400
2	25	1837	22kv	600	400
3	25	2566	22kv	600	520
4	25	2122	22kv	600	400
5	25	600	22kv	600	400
Стояк 4 22-22
1	25	1384	22kv	600	520
2	25	1384	22kv	600	520
3	25	968	22kv	600	400
4	25	692	22kv	600	400
5	25	968	22kv	600	400
6	25	180	22kv	600	400
7	25	180	22kv	600	400

6. Гидравлический расчет системы отопления

В задачи гидравлического расчета системы отопления входят определение диаметров трубопроводов, определение потерь давления и увязка циркуляционных колец, которая заключается в том, чтобы обеспечить по каждому стояку расчетный расход воды.

6.1 Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления главного циркуляционного кольца

Расчет начинают с составления расчетной аксонометрической схемы системы отопления, на которой указаны тепловые нагрузки отопительных приборов, тепловые нагрузки стояков, длина и номера участков магистралей.

Главным циркуляционным кольцом выбран наиболее удаленный от теплового пункта стояк.

Далее на каждом участке рассчитывается расход теплоносителя по формуле (6.1), кг/ч:

, (6.1)

где в1, в2 - поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещение, принимаемые по таблице 1 [7];

- тепловая нагрузка участка, Вт;

с - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг·є С);

и - соответственно температура воды в подающей и обратной магистрали, є С.

Длина участка определяется по аксонометрической схеме, в масштабе.

Задавшись диаметром и определив количество воды на участке , по приложению 1 определяем скорость движения воды и фактическое значение удельного сопротивления .

Сумму коэффициентов местных сопротивлений (КМС) на участке определяем по [7]. Предварительно проведен подробный расчет принятых значений местных сопротивлений по участкам.

Потери давления на трение рассчитывают по формуле:

. (6.2)

Падение давления при преодолении местных сопротивлений , Па, может быть определено из зависимости:

(6.3)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке трубопровода [7];

- скорость теплоносителя в трубопроводе [7], м/с;

с - плотность жидкости при температуре теплоносителя, кг/м3.

Тогда полные потери давления на каждом участке находятся путем сложения потерь давления по длине и в местных сопротивлениях .

6.2 Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления второстепенного циркуляционного кольца

После гидравлического расчета главного циркуляционного кольца выполнена увязка расходуемых давлений в малом циркуляционном кольце через ближайший стояк главного циркуляционного кольца.

Должно выполняться следующее условие:

(6.4)

Потери давления в увязываемых между собой циркуляционных кольцах могут отличаться не более чем на 15 %.

Сделаем увязку главного циркуляционного кольца и малого циркуляционного кольца 1 на 1 этаже:

.

По данным расчета невязка давлений не превышает 15%.

Гидравлический расчет остальных стояков и участков ветви системы отопления выполняется аналогично изложенному.

7. Проектирование теплового пункта

7.1 Общие данные

Для присоединения системы отопления здания к тепловым сетям необходимо в местах присоединения оборудовать тепловой пункт. В тепловом пункте происходит:

- преобразование вида теплоносителя;

- регулирование и контроль параметров теплоносителя;

- распространение теплоносителя по системам теплопотребления;

- отключение систем теплопотребления;

- защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя;

- учет расходов теплоносителя и теплоты.

Тепловой пункт, в свою очередь, оснащен специальным оборудованием, таким как запорная и регулирующая арматура.

Тепловые пункты располагают в изолированных помещениях с отдельным входом, чаще всего таким помещением является подвал обслуживаемого здания. Размеры пространства, предназначенного для теплового пункта, определяются в зависимости от габаритов и количества размещенного в них оборудования.

В выпускной квалификационной работе тепловой пункт находит на первом этаже, а система отопления присоединяется к тепловой сети с температурным графиком 95-70°С.

Управление параметрами системы отопления осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов. Точность наблюдений достигается за счет автоматизации процессов контроля. Кроме того, необходимо предусмотреть регистрирующие приборы, необходимые для получения данных для дальнейшего их анализа и определение качества оборудования. Важными факторами в выборе устройств, используемых для автоматизации, служит для удобства обслуживания установленного оборудования и теплового пункта в целом, а также низкой стоимости на эксплуатацию и монтаж.

Для упрощения процесса проектирования, комплектации и монтажа теплового пункта могут изготавливаться в заводских условиях и поставляться на объект строительства в виде готовых блоков -- блочный тепловой пункт (БТП). Блочный тепловой пункт представляет собой собранные на раме в общую конструкцию отдельные функциональные узлы, как правило, в комплекте с приборами и устройствами контроля, автоматического регулирования и управления.

Компания «Danfoss» предлагает для применения в России стандартные автоматизированные блочные тепловые пункты полной заводской готовности, предназначенные для присоединения к тепловой сети различных систем теплопотребления и выполненные по типовым технологическим схемам с применением водоподогреваелей на базе паяных или разборных пластинчатых теплообменников собственного производства.

Применение автоматизированных блочных тепловых пунктов «Danfoss» способствует решению важнейшей задачи в области теплоснабжения -- повышению его качественного уровня, который заключается в обеспечении комфортных климатических условий в зданиях и требуемых по санитарным нормам температур и расходов горячей воды для хозяйственно-питьевых нужд при минимальных энергозатратах. Единообразие современных технических решений БТП и их отлаженное производство на заводах концерна «Danfoss», оснащенных современным оборудованием, позволяют:

- упростить процесс комплектации теплового пункта оборудованием и материалами по сравнению с поставкой их на объект строительства «россыпью»;

- обеспечить высочайшее качество изготовления БТП;

- исключить заготовительные и серьезные монтажно-наладочные работы на месте, сведя их к установке блока в помещении ТП и подключению его к трубопроводам здания и сетям электроснабжения.

Широкое использование БТП дает возможность:

- провести модернизацию системы теплоснабжения в минимально короткие сроки;

- организовать оперативную и квалифицированную сервисную службу, сократив при этом общий персонал по обслуживанию тепловых пунктов;

- обеспечить существенную экономию тепловой и электрической энергии при последующей эксплуатации систем теплопотребления, подключенных к автоматизированным БТП;

- выполнять оплату за тепловую энергию по факту ее потребления;

- внедрить систему диспетчерского контроля, управления и учета теплопотребления из единого центра.

7.2 Подбор блочного теплового пункта

Подобран по мощности блочный тепловой пункт Danfoss DH-RR. Паспорт БТП представлен в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Паспорт блочного теплового пункта Danfoss

Код типа	DH-RR
Код №	004F5968
Тип	DH-RR-20
Применение	Независимое
Присоединение	Зависимое
Температура на входе из теплосети	150
Мощность	20
Способ управления системой отопления	По расходу
Исполнение	Настенное исполнение
Кожух	Без кожуха
Тип теплообменника	Паяный

Тепловой пункт серии DH-RR имеет следующие стандартные элементы:

- электронные приборы управления;

- циркуляционные насосы для системы отопления или вентиляции;

- блок управления насосами, состоящий из главного выключателя, автоматических выключателей, световых индикаторов и релейных блоков системы сигнализации;

- запорная арматура;

- сетчатые фильтры;

- термометры и манометры;

- внутренние электрические соединения.

Монтаж теплового пункта следует выполнять в следующем порядке:

1. Распаковать БТП;

2. При перемещении теплового пункта в помещение для БТП разрешается поднимать только за специальные подъемные крюки или раму;

3. При необходимости, для удобства транспортировки и при вносе БТП, разрешается частично разобрать БТП на отдельные модули с последующей точной сборкой по первоначальной схеме;

4. Проверить отсутствие повреждений теплового пункта, которые могли возникнуть при транспортировке;

5. Установить тепловой пункт на горизонтальную поверхность согласно проекту, смонтировать ранее разобранные модули или недостающие детали;

6. БТП устанавливается на ровный пол или подготовленное основание на высоте удобной для монтажа и эксплуатации;

7. Снять защитные прокладки фланцев, при их наличии.

8. Технико-экономическое сравнение различных производителей полипропиленовых труб для системы отопления

Тенденции к росту потребления полимерных труб для бытового отопления отмечаются как на внешне европейском, так и на внутреннем российском рынках. В 2015 году в странах Европы более 70% трубопроводных коммуникаций составили пластмассовые трубы. В России переход на пластиковые трубы осуществляется стремительными темпами:

1. В 2010 году доля полимерных труб в системах бытового отопления составляла 48%, стальных - 52% от общего значения смонтированных за год трубопроводов.

2. В 2015 году - уже 68% составили пластмассовые трубы (смонтировано за год почти 300 тыс. п. м. полимерных коммуникаций) и лишь 32% - стальные.

Трубы полипропиленовые для отопления, технические характеристики которых могут различаться между собой, на современном рынке представлены в очень широком ассортименте. Популярность их высока, и прослеживается тенденция к ее постоянному росту. Подобная востребованность обусловлена удобством монтажа и широтой возможности их применения: в зависимости от типа они используются от обычного монтажа водопровода до создания отопительных контуров.

Преимущества полипропиленовых труб:

­ гибкость. Такие трубы можно прокладывать даже в самых труднодоступных местах, так как сам материал весьма пластичен, и может принимать практически любую форму. Поэтому их часто используют при установке систем подогрева полов;

­ прочность. Как сказано выше, сам материал жесткий и стойкий к механическим повреждениям. Соответственно, полипропиленовая деталь имеет такие же преимущества. Таким коммуникациям не страшны незначительные повреждения;

­ долговечность. Труба из этого пластика достаточно вынослива и при правильном монтаже и эксплуатации прослужит вам 50-70 лет;

­ низкая цена. По сравнению с аналогами из металла и меди, этот товар сильно выигрывает, так как имеет более низкую стоимость. Не уступая металлическим изделиям в прочности и сроке службы, он является более доступным;

­ универсальность. Полипропиленовая труба применяется в разных отраслях хозяйства. Ее можно использовать для подогрева пола, изолирования и защиты электрокабеля, транспортировки холодной и горячей воды, а также как часть системы отопления. Тип и размеры здания не имеют значения - такое оборудование прекрасно работает везде;

­ термостойкость. Полипропиленовая труба спокойно функционирует при 96 градусах тепла, что обеспечивает возможность работы с горячими веществами;

­ простая конструкция и несложный монтаж. Этот плюс позволяет ускорить и облегчить процесс установки трубы, а также избавляет вас от необходимости прибегать к услугам специалистов - такую систему можно соединить и самостоятельно;

­ легкий вес. Это в значительной мере облегчает работу с оборудованием и его транспортировку.

По строению полипропиленовые трубы бывают:

­ однослойные (стенки полностью сделаны из полипропилена);

­ трехслойные.

Трехслойные трубы в свою очередь делятся на:

­ армированные стекловолокном -- между двумя слоями полипропилена запаяны нити стекловолокна;

­ армированные фольгой -- конструкция похожа на армированные стекловолокном.

В связи с тем, что сам по себе полипропилен не обладает выраженной стойкостью к повышенным температурам и значительно расширяется при нагревании и для труб, используемых в системах, где подразумевается контакт с горячей водой, применяется армирование. Именно поэтому в выпускной квалификационной работе используются полипропиленовые армированные трубы. Обоснование выбора представлено в таблице 8.1, которая представляет информацию о специфических особенностях однослойных и многослойных полипропиленовых труб в части температурного линейного расширения и степени кислородной диффузии.

Таблица 8.1 - Особенности полипропиленовых труб

Типы полипропиленовых труб	Обозначение	Коэффициент температурного расширения, м·10-4/°С	Показатели диффузии кислорода, мг/м2·в сут
Однослойные трубы	PPR	1,8	900
Многослойные трубы:
Армированные стекловолокном	PPR-GF-PPR	0,26	0
Армированные фольгой	PPR-AL-PPR	0,35	900

Из сказанного выше, можно сделать вывод, что самым оптимальным вариантом для системы отопления будут полипропиленовые трубы, изготовленные с применением армирующего слоя из стекловолокна. Такая конструкция обладает минимальным линейным расширением и степенью кислородной диффузии.

Говоря о выборе страны изготовителя полипропиленовых труб можно наткнуться на широкий ассортимент, как отечественного производства, так и импортного. Трубы фирмы немецкого производства располагают широким ассортиментом, а производители нашей страны предлагает низкую стоимость. Рассмотрим подробно рейтинг фирм производителей полипропиленовых труб.

Признанными мировыми брендами являются:

1. Германия: «Rehau», «Wefatherm», «Aquatherm».

2. Италия: «Valtec».

3. Швеция: «Wirsbo».

4. Бельгия: «Henco».

5. Чехия: «FV-Plast», «Экопластик».

6. Китай: «Dizayn», «Blue Ocean».

7. Корея: «Hydrosta».

8. Турция: «Pilsa», «Firat», «TEBO», «Kalde».

9. Россия: «Политек», «PRO AQUA», «Heisskraft».

10. Казахстан: «Jakko».

Продукция этих концернов полностью соответствует критериям качества, принятым для полимерных труб при их использовании как альтернативы стальным отопительным коммуникациям.

Рассмотрим подробно несколько производителей из каждой страны.

8.1 Характеристика немецких полипропиленовых труб «Wefatherm».

Эта немецкая компания-производитель высококачественных трубопроводных систем «Wefatherm», широко известна в странах Европы. Её продукция пользуется большой популярностью. Трубы «Wefatherm» имеют самый широкий спектр применения и обладают несомненными достоинствами. Такими как:

­ трубы устойчивы к коррозии, трению и агрессивному воздействию окружающих сред;

­ гигиеничны и бесшумны;

­ способны выдерживать высокое давление;

­ малый вес, в 9 раз ниже металлических;

­ обладают высокими теплосберегающими качествами;

­ хорошо поддаются сварке;

­ внутри труб не образуется отложений;

­ гладкая внутренняя поверхность обеспечивает высокую проходимость воды и постоянный хороший напор;

­ трубы просты в монтаже.

Трубы компании «Wefatherm» находят себе применение в водопроводных системах, в кораблестроении, в сельском хозяйстве, садоводстве и пищевой промышленности, устройстве систем вентиляции и т.д. Высокие эксплуатационные качества позволяют производителю давать десятилетнюю гарантию. Трубы рассчитаны на максимальную рабочую температуру 95°С и давление до 20 бар. Коэффициент линейного расширения при этом составляет 0,15 мм/мК.

8.2 Характеристика итальянских полипропиленовых труб «Valtec»

Полипропиленовые трубы от компании «Valtec» пользуются большим спросом на мировом рынке. Российские покупатели также на высоком уровне оценили ассортимент торговой марки. Учитывая растущую популярность бренда, на просторах интернета с каждым днем увеличивается число отзывов.

Преимущества труб «Valtec»:

­ устойчивость. Трубы от итальянского бренда могут похвастаться отменной стойкостью к разнообразным химическим соединениям и прочим раздражителям. Они совершенно не боятся коррозии. За счет сопротивления к агрессивным средам продукцию можно использовать в производственной и промышленной сфере;

­ текстура. Производители позаботились об удобной и практичной внутренней поверхности трубы. Данная характеристика не позволяет мелким частичкам скапливаться и наслаиваться внутри элементов водопровода, что характерно трубам из металла;

­ экологичность. Несмотря на то, что в процессе изготовления используется искусственное сырье и различные химические соединения, полипропилен является совершенно безопасным для здоровья экологически чистым материалом. Благодаря этой характеристике, трубы можно смело использовать для транспортировки питьевой воды, ведь при контакте с поверхностью труб, жидкость не изменит свои химические или физические свойства;

­ вес. Легкость значительно упрощает не только транспортировку изделия, но также его укладку. Небольшой вес позволяет провести монтаж самостоятельно (без использования специальных инструментов и привлечения специалистов);

­ функционал. Полипропиленовые трубы от итальянского производителя имеются широкий спектр использования. Их можно использовать не только для стандартных канализационных и водопроводных конструкций, но также и для разнообразных типов отопления, среди которых оборудование «теплого пола» и радиаторная разводка.

Технические характеристики:

­ максимальный показатель давления для холодной воды - 20 бар (при транспортировке теплоносителя с температурой +90 градусов по Цельсию допустимое рабочее давление составляет 6 бар);

­ диапазон труб PP-FIBER PN 20 может варьироваться от 20 до 90 миллиметров;

­ продукт выпускается в отрезках по 4 метра.

8.3 Характеристика чешских полипропиленовых труб «Экопластик»

Деятельность этой чешской фирмы на рынке пластиковых трубопроводных систем началась в 1990 году. С конца 2004 года компания входит в транснациональную группу одного из крупнейших производителей систем пластмассовых трубопроводов.

Система напорных трубопроводов «Экопластик» (серого цвета) из полипропилена используется в инженерных сетях водоснабжения и отопления. Трубы и фасонные части соединяются методом полифузионной сварки при помощи специального оборудования.

Трубы разрабатываются с внутренним слоем из сплавленного стекловолокна. Наружный и внутренний слои труб делают из полипропилена повышенной прочности.

Внутренности же формируют из стекловолокна хорошего качества со специальными добавками.

В итоге получается изделие с одной стороны достаточно дешевое, а с другой достаточно качественное, чтобы ее без опасений можно было монтировать в системах отопления, горячего водоснабжения, наружных трубопроводах и т.д.

8.4 Характеристика китайских полипропиленовых труб «Blue Ocean»

Для производства полипропиленовых труб компанией «Blue Ocean» используется только высококачественное сырье. Готовая продукция полностью соответствует международным стандартам качества. Гарантией этого является тщательный заводской контроль, в результате которого все дефекты выявляются еще на стадии производства. Контроль проводится в лабораториях, оснащенных современным оборудованием, которые имеются на каждом заводе. Полипропиленовые трубы «Blue Ocean» полностью соответствуют всем экологическим требованиям и не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду.

Высокие показатели качества и надежности в сочетании с приемлемой ценой обусловили растущую популярность полипропиленовых труб марки «Blue Ocean» у российских потребителей.

8.5 Характеристика турецких полипропиленовых труб «TEBO»

Трубы и фитинги «TEBO Technics» изготовлены из современного материала и выпускаются в широком диапазоне диаметров. Продукция «TEBO Technics» предназначена для монтажа трубопроводов различного назначения: систем холодного, горячего водоснабжения, отопления и технологических трубопроводов пищевой и химической промышленности.

Трубы и фитинги «TEBO Technics» отвечают самым современным требованиям, предъявляемым к продукции, как со стороны производства (технологичность, качество, материалоёмкость), так и со стороны потребителя: ассортимент, надёжность, долговечность, эстетичность.

Низкая теплопроводность, которой обладает материал, гарантирует небольшие потери тепла при транспортировке теплоносителя.

Преимущества продукции «TEBO Technics»:

­ полное отсутствие коррозии, ржавчины, грязи, гниения, известковых отложений, продуктов распада;

­ отсутствие блуждающих токов;

­ гладкая внутренняя поверхность трубопроводов и отсутствие обрастания внутренней поверхности труб позволяет снизить потери напора на 30%;

­ идеальная совместимость труб и фитингов обеспечивает надежность сварного соединения;

­ труба «TEBO Technics» передает меньше звуковых шумов по сравнению с металлическими трубами;

­ малый вес -- в 9 раз меньше, чем у стальных трубопроводов;

­ простота монтажа, надежность соединений;

­ штрих-кодирование всего ассортимента продукции;

­ надежная, продуманная, яркая и информативная упаковка обеспечивает полную сохранность продукции на всех этапах транспортировки и хранения, а также удобство при складской навигации;

­ широкий ассортимент соединительных элементов.

Трубы «TEBO Technics» PN20 армированные стекловолокном являются трёхслойными: PPR, PPR GF (со стекловолокном Glass Fiber), PPR. Их преимущества: более низкий коэффициент теплового расширения -- до значения 0,05 мм/м х tєC, большая поперечная жёсткость трубы, удобство монтажа, т.к. не требуется зачистка.

В таблице 8.1 представлены некоторые производители полипропиленовых труб, их краткая характеристика и цены.

Таблица 8.1 - Характеристика и цены полипропиленовых труб разных марок

Марка	Диаметр трубы х толщина	Срок эксплуатации, лет	Рабочая температура	Давление, бар	Коэффициент температурного расширения, мм/м·°С	Стоимость за 1 м, руб
Wefatherm (Германия)	32х4,4	50	95	20	0,15	306
Valtec (Италия)	32х4,4	50	90	16	0,16	144
Ekoplastik (Чехия)	32х4,4	50	90	20	0,16	245
Blue ocean (Китай)	32х4,4	20-25	90	20	0,16	185
Tebo (Турция)	32х54	50	95	20	0,16	158
Pro Aqua (Россия)	32х54	50	95	20	0,15	168

Вывод: наиболее качественные и долговечными по данным интернет обзора считаются полипропиленовые трубы немецкого производства, в частности компании «Banninger», которая использует полипропилен нового поколения PP-RCT и компании «Wefatherm», работающей с полипропиленом PP-R. Трубы выпускаются в белом и чаще в зелёном цвете, а производственная гарантия составляет 10 лет. Но, из-за значительной стоимости, трубы этих компаний не слишком пользуются популярностью в нашей стране, хотя их качество заслуживает уважения.

Полипропиленовые трубы чешской компании «Экопластик» известны во всём мире, так как именно этот бренд одним из первых начал производить инженерную сантехнику данного типа. Качество продукции не вызывает сомнения, но вот цена заставляет присмотреться к другим вариантам.

На третьем месте находится уже рассмотренная ранее итальянская компания «Valtec», качество продукции которой сравнимо с предыдущим производителем, а также стоимость порадует отечественного потребителя.

Полипропиленовые трубы турецкого производства, а именно таких компаний как «TEBO» и многих других имеют меньшую стоимость и соответственно несколько уступают в качестве предыдущим фирмам. Наиболее бюджетными вариантами считаются полипропиленовые трубы китайских (BLUE OCEAN, Dyzain и т. д.), а также отечественных производителей.

Исходя из вышеизложенного, в выпускной квалификационной работе выбираем полипропиленовые армированные трубы стекловолокном турецкого производства «TEBO».

9. Экологичность проекта

9.1 Вода в роли теплоносителя в системе отопления

Для работы системы теплоноситель должен соответствовать следующим требованиям:

­ переносить максимум тепла за короткое количество времени по периметру рабочего участка, при этом теплопотери должны быть минимальными;

­ обладать небольшой вязкостью, так как этот параметр влияет на скорость прокачки, следовательно, величину КПД;

­ не должен вызывать коррозии составных частей и механизмов системы, иначе возникнет ограничение при их выборе;

­ должен быть безопасным для потребителей, то есть не превышать нормы по температуре возгорания или токсичности.

В проекте в качестве теплоносителя используется вода. Преимущественное использование воды объясняется ее наивысшей среди всех жидкостей теплоемкостью и не менее высокой плотностью. Но вода обладает как преимуществами, так и недостатками. Вода является абсолютно безвредным продуктом с точки зрения экологии. Протечка в системе может доставить лишь определенные бытовые неприятности, но не будет нести никакой токсичной угрозы для здоровья потребителей.

Однако вода все же не является идеальным теплоносителем по целому ряду причин:

О главной уже упоминалось - достаточно высокая температура замерзания воды. Оставлять систему, заполненную подобным теплоносителем, без присмотра в зимнее время категорически запрещено - это может привести к крупной аварии. Всем известно, что замерзающая вода способна буквально разрывать трубы и металлические радиатор...