Теплоснабжение города

теплоснаб план.dwg

Отметка верха изоляций трубы
Отметка низа изоляций трубы
Проектная отметка земли
9х6710 с перех. 529х6710
9х7710 с перех. 529х6710
9х7710 с перех. 529х7710
8х7710 с перех. 529х7710
6х7560 с перех. 478х7710
5х8450 с перех. 426х7560
5х8450 с перех. 325х8450
9х6710 с перех. 720х9900
Номер поперечного разреза
Теплоснабжение города
Генеральный план города Монтажная схема тепловых сетей
Монтажная схема тепловых сетей
Разрезы тепловых сетей
ЕНУ им. Л.Н. Гумилева

Курсовая тепло.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилёва
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра «Проектирование зданий и сооружений»
Пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине «Теплоснабжение»
на тему «Теплоснабжение города»
Лист задания .. .. .. . ..
Централизованная система теплоснабжения . .
Потребление теплоты .. . ..
Определение расчётных тепловых нагрузок на системы О В ГВ по укрупнённым показателям .. .. . ..
Определение тепловых нагрузок на системы отопления вентиляции и горячего водоснабжения .. . ..
Регулирование отпуска теплоты .. .. . .. ..
Регулирование разнородной тепловой нагрузки .. .
Регулирование отпуска теплоты по нагрузке системы отопления .
Регулирование отпуска теплоты по нагрузке системы вентиляции
Регулирование отпуска теплоты по нагрузке системы горячего водоснабжения .
Суммарный расход теплоносителя .. ..
Системы централизованного теплоснабжения ..
Определение расхода теплоносителя по участкам магистрали ..
Гидравлический расчёт .
Схемы присоединения тепловых потребителей зданий к тепловым сетям
Присоединение систем отопления к тепловым сетям
Присоединение установок ГВ зданий к тепловым сетям ..
Комплексное присоединение установок отопления и ГВ ..
К инженерным сетям относятся системы водоснабжения и водоотведения газоснабжения и теплоснабжения. Без любого из этих видов систем жизнь человека заметно ухудшается. На сегодняшний день программе реконструкции в первую очередь а также постройки инженерных систем уделяется немалое внимание в Казахстане. Так в 2016-2017 гг. было построено и реконструировано 17167 км инженерных сетей из них: 1038 км сетей теплоснабжения.
Система теплоснабжения города выполняет функции по удовлетворению потребностей населения в отоплении жилых и промышленных зданий города также для обеспечения горячего водоснабжения и нормальной работы системы вентиляции.
Потребление теплоты не отличается равномерностью в течение года поскольку зависит от климатических условий региона. В связи поднимается вопрос о регулировании отпуска теплоты. Регулирование классифицируется по нескольким признакам. Оно бывает индивидуальное местное и центральное в зависимости от места и качественное количественное по принципу регулирования.
Сами же системы теплоснабжения также бывают нескольких видов. По типу теплоносителя: водяные и паровые; по количеству трубопроводов тепловых сетей: однотрубные двухтрубные многотрубные; по степени централизации: централизованные и децентрализованные; по способу выработки энергии: раздельные и комбинированные; по способу подачи воды на отопление и водоснабжение: открытые и закрытые и др.
Тепловые сети современных городских систем включают: компенсаторы теплопроводы воспринимающие температурные удлинения насосные станции тепловые пункты регулирующее оборудование.
В данном курсовом проекте рассматривается централизованная закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения. Это означает что теплоносителем данной системы является вода поступающая с теплоэлектроцентрали в город по подающему трубопроводу которая используется как для нужд системы отопления города так и системы горячего водоснабжения возвращающаяся по одному обратному трубопроводу в ТЭЦ.
ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Централизованная система теплоснабжения – это такая система теплоснабжения которая обеспечивает тепловой энергией многих потребителей от одного источника теплоты.
Рациональные системы централизованного теплоснабжения связывают с процессом теплофикации. Теплофикация - это централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла низкого (температура теплоносителя до 150 градусов) и среднего (температура теплоносителя от 150 до 350 градусов) потенциалов на теплоэлектроцентралях. Для осуществления теплофикации необходима работа теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Альтернативой процесса теплофикации является раздельная выработка электрического и тепловой энергии. В этом случае электрическая энергия вырабатывается на конденсационных электрических станциях (КЭС) а тепловая энергия в других сооружениях а именно в котельных различной мощности.
Особенностью тепловой схемы ТЭЦ является то что существенный объем отработанного пара турбин используется в подогревателе для нагрева теплоносителя – воды возвращающегося по тепловым сетям из города на ТЭЦ.
Принципы рационального энергосбережения при теплофикации.
Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии.
Централизованная система теплоснабжения.
Ограничение для возможности реализации централизованного теплоснабжения – требуется большая концентрация потребителей теплоты (под этим подразумеваются здания и сооружения различного назначения) т.е. требуется город.
Преимущества централизованного теплоснабжения.
Улучшение экологии атмосферного воздуха городов и населённых пунктов. Это связано с тем что вместо большого числа мелких индивидуальных источников теплоты которые находятся в городе эксплуатируется крупный источник. Это ТЭЦ или котельная которая строится за пределами города на заветренной стороне по направлению господствующих ветров.
Возможность эффективного использования низкосортного органического топлива (t=15000С).
Возможность практической реализации очистки дымовых газов (кроме прочего это экономически выгодно).
1.ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ.
Тепловое потребление городами населенными пунктами условно делят на две группы:
- группа сезонного потребления теплоты;
- группа круглогодичного потребления теплоты.
Круглогодичную тепловую нагрузку определяет система горячего водоснабжения зданиями различного назначения технологические аппараты коммунально-бытовых и промышленных предприятий. К факторам определяющим круглогодичную тепловую нагрузку относятся: уклад жизни населения режим работы предприятий спецификация оборудования потребления горячей воды жилых и общественных зданий. Характер же круглогодичной тепловой нагрузки определяется неравномерностью потребления теплоты по часам суток и примерно равномерными тепловыми нагрузками по месяцам года.
Группу сезонного потребления теплоты определяет необходимость теплоты на отопление вентиляцию кондиционирование воздуха здания различного назначения городами населенного пункта. Факторы характеризующие данную группу теплового потребления: параметры климата наружной среды преимущества температуры наружного воздуха. Характер сезонной тепловой нагрузки по часам суток постоянный а по месяцам нестабильный.
При выполнении генеральных проектов централизованного теплоснабжения в разделе потребления теплоты могут решаться следующие задачи:
Выявление максимальной тепловой нагрузки объекта теплоснабжения.
Построение графика зависимости теплового потребления по часам суток.
Разработка графика тепловой нагрузки либо теплового потребления по месяцам года.
Определение продолжительности различных тепловых нагрузок или их суммарной величины за отопительный сезон или за год.
Выявление оптимальных параметров теплоносителя для системы теплоснабжения.
В качестве расчётной тепловой нагрузки теплоснабжения чаще всего принимают в рассмотрение максимальную суммарную нагрузку по всем видам потребления теплоты или максимальную нагрузку для отдельной инженерной системы зданий.
В тех случаях когда нет возможности определить расчётную тепловую нагрузку как сумму тепловых нагрузок по проектам систем отопления вентиляции и горячего водоснабжения отдельных зданий удобным является вести расчёт на основе укрупненных показателей тепловых нагрузок. Основной исходный параметр для реализации такого инженерного метода расчета – численность населения – настоящая или перспективная.
Расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения в жилых и общественных зданиях определяется с помощью величин нормы потребления горячей воды на 1 чел. в сутки нормы расхода горячей воды на человека в общественном здании температуры холодной воды теплоемкости воды.
Расчет необходимости в теплоте за год на систему отопления осуществляется с помощью средней тепловой нагрузки теплоты на отопление средней температуры наружного воздуха числа суток отопительного сезона.
Расчет необходимости в теплоте за год на систему вентиляции осуществляется с помощью средней тепловой нагрузки на вентиляцию в отопительный сезон числа часов работы системы вентиляции в сутки.
Расчет необходимости в теплоте за год на систему горячего водоснабжения осуществляется с помощью средней тепловой нагрузки на гвс числа суток отопительного сезона числа суток работы системы централизованного теплоснабжения в год с учетом остановки системы на профилактические ремонты (350).
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК НА СИСТЕМЫ О В ГВ ПО УКРУПНЁННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ.
Первоначально происходит нумерация кварталов генерального плана города. Затем эмпирическим путем производят вычисление площади кварталов с учётом масштаба переводя итоговые значения в гектары.
После определения площадей всех кварталов города можно приступать к вычислению общего количества населения по формуле:
S – площадь квартала га;
m – количество населения чел;
ρ – плотность населения челга.
В качестве примера рассмотрим квартал №1 (ниже также будут приводиться данные по расчёту квартала 1):
Однако находить значения населения кварталов отдельно нерационально т.к. оно является промежуточным в нашем расчёте. В связи с этим данные по количества населения приходящегося на каждый квартал отсутствуют. Согласно значениям по охвату населения централизованным теплоснабжением на системы отопления и горячего водоснабжения выданным по варианту вычисляются те части городского населения имеющие доступ к ним:
– количество населения обеспеченного отоплением чел;
– количество населения обеспеченного ГВС чел.
Далее отталкиваясь на значение количества населения обеспеченного отоплением вычисляют общую отапливаемую площадь по формуле:
F – общая отапливаемая жилая площадь м2;
– норма отапливаемой жилой площади на 1 человека м2.
После нахождения всех этих величин приступают непосредственно к вычислению расчётных тепловых нагрузок на каждую из систем:
расчетная тепловая нагрузка на отопление жилых зданий Вт
- укрупненный показатель теплового потока на отопление жилых зданий 5-этажных и более [Втм2] высчитывается методом интерполяции исходя от ;
- расчетная температура для проектирования отопления – температура 5 наиболее холодных суток обеспеченностью 092 параметр Б;
- расчетная температура для проектирования вентиляции – средняя температура 15% наиболее холодных суток отопительного периода параметр А;
расчетная тепловая нагрузка на отопление общественных зданий
- сравнительный коэффициент тепловых нагрузок на отопление жилых и общественных зданий
- суммарная тепловая нагрузка на систему отопления:
- расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию общественных зданий:
- сравнительный коэффициент.
- средняя тепловая нагрузка систем ГВС зданий:
- укрупненный показатель среднего теплового потока на ГВС;
3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК НА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА.
Для данного расчёта строится таблица в первом столбце которой указываются значения температуры наружного воздуха tн. Значения принимаются начиная от температуры проектирования системы отопления до диапазона температур неотопительного периода. При этом происходит подразделение на три режима температур.
Далее определяют тепловую нагрузку на отопление при произвольной температуре воздуха по формулам в зависимости от режимов температур:
Если tн tн ≤tн.к то:
– температура внутреннего воздуха принимается равной 200С.
Тепловую нагрузку на вентиляцию при произвольной температуре наружного воздуха определяют по следующим формулам:
Если tн tн ≤ tнк то:
Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в течение всего отопительного периода является постоянной и вычисляется по формуле:
– температура холодной водопроводной воды в теплый период года при отсутствии данных принимается равной 150С;
– температура холодной водопроводной воды в холодный период года при отсутствии данных принимается равной 50С;
– изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по сравнению с отопительным принимается равным 08 для жилищно-коммунального сектора.
В конце данного расчёта необходимо определить суммарную тепловую нагрузку. Значение её получают путём сложения тепловых нагрузок на системы отопления вентиляции и горячего водоснабжения:
Согласно полученным данным строится график продолжительности тепловой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха.
продолжительность стояния температур
РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ.
Потребление теплоты городом населенным пунктом не постоянно во времени зависит от многих факторов. Для того чтобы работа централизованной системы теплоснабжения была эффективной экономичной в целом качественной необходимо осуществлять регулирование отпуска теплоты. Это значит что отпускаемые потребителю количество теплоты должно соответствовать необходимому ему количеству теплоты в данное время.
В зависимости от места осуществления регулирования оно подразделяется на центральное местное и индивидуальное. Центральное регулирование является базовым выполняется на источнике теплоты ТЭЦ либо котельной. Местное регулирование отпуска теплоты осуществляется на тепловых пунктах зданий это регулирование дополняет центральное регулирование является его неотъемлемой и обязательной частью.
Индивидуальный тепловой пункт функционирует для отдельного здания либо для части отдельного здания (его секции либо его подъезда). В некоторых проектах теплоснабжения работа теплового пункта предназначается для нескольких зданий микрорайона в этом случае тепловой пункт именуется как центральный.
Третье регулирование которое связано с местом осуществлением называется индивидуальное. Такое регулирование выполняется непосредственно на приборе теплопотребления (нагревательный прибор отопления калорифер вентиляции либо воздухонагреватель кондиционирования водонагреватель системы водоснабжения).
Для определения параметров регулирования отпуска теплоты необходимо взять за основу классические уравнения которые описывают работу любого теплообменного аппарата. Это во-первых уравнение теплопередачи во-вторых уравнение теплового баланса.
Q = K . F . t . n (1) – уравнение теплопередачи;
Q = G . c . () . n (2) – уравнение теплового баланса;
К – коэффициент теплопередачи Втм20С;
F – поверхность теплообмена м2;
n – время включения нагревательного прибора с;
t – температурный напор теплообменного аппарата0С;
– средняя температура греющей среды 0С;
– средняя температура обогреваемой среды 0С;
Уравнение теплового баланса (2) может быть записано в виде:
Если в уравнении (2) G – это расход греющего теплоносителя то в уравнении (4) W – это эквивалент расхода греющей (первичной) среды.
Совместное рассмотрение в уравнениях (1) (3) (4) позволяет получить результирующую формулу вида:
Согласно формуле (5) регулирование отпуска теплоты можно осуществлять изменением пяти параметров в числе которых:
– температура первичной греющей среды на входе в теплообменный аппарат ;
К – коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата ;
F – поверхность теплообменного аппарата ;
n – время работы теплообменного аппарата ;
W – эквивалент расхода либо расход теплоносителя ;
При теплоносителе в воде центральному регулированию подчиняются два параметра это температура теплоносителя и расход G (эквивалент расхода) теплоносителя.
Рассмотренное выше распространяется на теплоноситель в воду. В случае же теплоносителя пара формула (5) преобразуется к виду:
Q = K . F . n . (-) (6);
Дело в том что для теплоносителя пара согласно уравнению теплового баланса эквивалент расхода его W = .
– температура пара на входе в теплообменный аппарат 0С;
– температура его конденсата 0С;
Особенностью пара является то что пар как теплоноситель не подается центральному регулированию. Местное регулирование при теплоносителе паре осуществляется изменением двух параметров:
– изменение температуры пара на входе в теплообменный аппарат при его дросселирования 0С;
n – время включения и отключения теплообменного аппарата с;
Центральное регулирование отпуска теплоты если теплоносителем является вода может осуществляться один из трех методов.
Центральное качественное регулирование отпуска теплоты подразумевает изменение температуры воды отпускаемой в подающую трубу тепловых сетей при постоянной величине ее расхода:
Центральное количественное регулирование отпуска теплоты осуществляется путем изменения расхода теплоносителя отпускаемого в тепловые сети при постоянной ее температуре в подающей трубе тепловых сетей:
Центральное качественно-количественное регулирование. При осуществлении этого метода регулирования и температура воды и расход теплоносителя отпускаемого в подающую трубу тепловых сетей изменяются:
В городах Республики Казахстан в настоящее время наибольшее распространение получило регулирование центральное качественное дополняемое на тепловых пунктах зданий местным количественным регулированием всех видов тепловых нагрузок и в первую очередь отопления.
На все методы непрерывного регулирования распространяется удельные теплопередачи и теплового баланса в безразмерных параметрах в следующем виде:
Кроме того все методы непрерывного регулирования отпуска теплоты может характеризовать и ниже следующая формулы которая получена экспериментально:
Если m = 0 то =1 – это значит что эквивалент расхода теплоносителя в процессе регулирования не изменяются тогда согласно формуле теплового баланса которая была дана выше регулирование осуществляется только изменением температуры теплоносителя.
Уравнение теплового баланса:
По совокупности все это характеризует центральное качественное регулирование отпуска теплоты:
Если же m=1 то это значит что по уравнению теплового баланса из формулы (7) =1. По совокупности – это характеризует центральное количественное регулирование отпуска теплоты:
Для метода центрального качественно – количественного регулирования будет уместен вариант когда в формуле (8) 0m1.
1.РЕГУЛИРОВАНИЕ РАЗНОРОДНОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ.
В условиях тепловых нагрузок отопления горячего водоснабжения и вентиляции которые относятся к отопительному сезону для большинства городов и населенных пунктов РК центральное качественное регулирование отпуска теплоты ведется по нагрузке отопления либо по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.
Центральное регулирование для эффективной работы системы теплоснабжения должно обязательно дополняться на автоматизированных абонентских вводах зданий регулированием местным всех видов тепловых нагрузок.
2.РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ ПО НАГРУЗКЕ ОТОПЛЕНИЯ.
График регулирования нагрузки отопления в диапазоне температуры наружного воздуха от tнк до tн’’’- температуры точки излома графика. В указанном диапазоне температуры наружного воздуха для систем отопления ведется регулирование местное. Его варианты:
- местное количественное;
- местными пропусками.
При местном количественном регулировании нагрузки отопления в диапазоне температуры наружного воздуха tнк до tн’’’ регулируемого расхода теплоносителя который установлен на подающей трубе абонентского вода в здания работая по импульсу tв или tн уменьшает расход теплоносителя системы отопления при повышении от tн’’’ до tнк .
При регулировании местными пропусками для предупреждения “перетопа” здания система отопления в течение суток периодически отключается – включается. Время включения системы отопления тем меньше чем выше tн в диапазоне tн’’’ до tнк. То есть при повышении tн расход теплоносителя для системы отопления уменьшается так как уменьшается число одновременно включенных систем отопления.
Время включения систем отопления в температурном диапазоне
можно определить по формуле:
В I диапазоне производят местное количественное регулирование во II и III – центральное качественное.
02 – соответственно температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети 0С;
= tвн +Δtн' 008 + (' -05')
= tвн +Δtн' 08 - 05' о
– относительная тепловая нагрузка:
– температура внутреннего воздуха принимается равной 20°С;
– температурный напор 0С:
- температуры теплоносителя в подающей и обратном трубопроводах системы отопления соответственно при температуре наружного воздуха tн` 0С.
- разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения при температуре наружного воздуха tн` 0С;
- перепад температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы отопления 0С;
Go - расход теплоносителя тч;
87 – теплоёмкость воды.
3.РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ ПО НАГРУЗКЕ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ.
Графики регулирования нагрузки вентиляции рассматриваются для трех диапазонов tн:
I диапазон t'''н ≤ tн ≤ t нк
II диапазон tн'' ≤ tн ≤ t'''н
III диапазон t'н ≤ tн ≤ tнг
В отопительный сезон в системах вентиляции теплоноситель централизованной системы теплоснабжения используется в подогревателях наружного воздуха которые называются калориферами вентиляционных установок.
- температура теплоносителя воды из подающей трубы тепловых сетей 0С;
- температура охлажденной сетевой воды после калорифера вентиляции 0С;
tн- температура наружного воздуха 0С;
tп- температура подогретого воздуха который подается в помещение 0С;
Теплоноситель вода пропускается по трубкам калорифера а обогреваемый воздух – между трубок.
В I и III диапазонах tн для систем вентиляции осуществляется местное количественное регулирование.
Для II диапазона tн регулирование вентиляции - центральное качественное.
Местное количественное регулирование вентиляции по потреблению теплоносителя для I диапазона tн объясняется следующим образом: при понижении tн тепловая нагрузка вентиляции растет. Однако температура теплоносителя воды поступающей в калорифер не изменяется. Поэтому для удовлетворения роста при местном количественном регулировании необходимо увеличивать расход греющей среды Gв пропускаемый через калорифер. Увеличение расхода теплоносителя приводит к росту средней температуре его. Как следствие увеличивается и температура воды после калорифера.
Во II диапазоне tн когда она понижается нагрузка вентиляции растет. При этом увеличивается и температура воды поступающей в калориферы. Все это соответствует центральному качественному регулированию при котором расход теплоносителя Gв постоянный - const. Принято считать что данные во II диапазоне температура теплоносителя воды после систем вентиляции и отопления одинаковая:
В III диапазоне tн тепловая нагрузка вентиляции = const но температура теплоносителя подаваемого в калориферы увеличивается. Для того чтобы выдержать = const необходимо местным количественным регулированием уменьшать расход воды на вентиляцию. Такое действие уменьшает среднюю температуру теплоносителя в калориферах при понижении tн. И как следствие понижается температура воды которая вытекает из калориферов.
Далее решение продолжается методом подбора. Вместо подставляют значения температуры наружного воздуха а непосредственно подбирают таким образом чтобы равенство было верным.
Gвл - расход теплоносителя тч;
4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ ПО НАГРУЗКЕ СИСТЕМ ГВС.
Закрытая система теплоснабжения.
Графики регулирования горячего водоснабжения зависят от схем присоединения подогревателей горячего водоснабжения.
Схема присоединения подогревателей для потребителей города в целом определяется соотношением тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления а именно необходимо рассчитать
– максимальная тепловая нагрузка горячего водоснабжения административной единицы.
Согласно положениям нормативной литературы водонагреватели должны присоединяться на абонентском вводе здания параллельно по отношению систем отопления если:
Если соотношения выше обозначенных тепловых нагрузок находится в пределах:
то подогреватели горячего водоснабжения приоритетно присоединяются по двухступенчатой смешанной схеме в случае когда на источнике теплоснабжения ведется центральное качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления.
Если соотношения тепловых нагрузок находятся в пределах 02 до 1 однако центральное качественное регулирование отпуска теплоты осуществляется по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения то присоединение подогревателей систем ГВС зданий должно осуществляться по 2 ступенчатой последовательной схеме по отношению систем отопления.
Таким образом графики регулирования нагрузки горячего водоснабжения для закрытых систем теплоснабжения является не однозначными а зависят от различных обстоятельств которые определяются в записях выше.
Открытая система теплоснабжения.
Регулирование ГВС в отопительный сезон рассматривается для трех диапазонов tн:
II. tнг ≤ tн ≤ t'''н
tнг – температура наружного воздуха для случая когда температура воды в обратной трубе тепловых сетей равняется 60 °C.
В I диапазоне tн водоразбор на ГВС происходит только из подающего трубопровода абонентского ввода в здание. Это связано с тем что в данном диапазоне температура воды в подающей трубе тепловых сетей соответствует 60 °C которая необходима для приборов ГВС. Этот расход равен:
Во II диапазоне tн вода на ГВС на абонентском вводе здание забирается как из подающего трубопровода так и из обратного трубопровода.
Эти расходы следующие:
определяется аналогично предыдущему диапазону tн:
и (1-) – это доли расхода воды на ГВС из подающего и обратного трубопровода. Они определяются следующим образом:
В III диапазоне tн водоразбор на систему ГВС осуществляется только из обратного трубопровода. Этот расход определяется по формуле:
В III диапазоне tн величина расхода воды на ГВС измеряется по закону:
Графики регулирования нагрузки ГВС строятся при условии выравнивания неравномерности потребления горячей воды по часам суток установкой специального оборудования. Это может быть бак-аккумулятор горячей воды на абонентском вводе здания.
5. ГРАФИКИ СУММАРНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ.
Для закрытых централизованных систем теплоснабжения суммарные расходы теплоносителя в подающих и в обратных параллельно расположенных трубопроводах тепловых сетей одинакова. (подразумевает случай когда в тепловых сетях нет утечек теплоносителя связанных с не плотностями авариями или не разрешенными отборами воды.
В общем случае вышеназванный суммарный расход теплоносителя определяется по формуле:
Правила определения ординаты графика суммарного расхода теплоносителя при произвольной температуре наружного воздуха.
Ордината суммарного графика при произвольном значении tн определяется как суммарный расходов теплоносителя по отдельным видам тепловых нагрузок соответствующих рассматриваемой температуре наружного воздуха.
Согласно графика максимальный суммарный расход теплоносителя имеет место в отопительный сезон при температуре наружного воздуха «излома» графика tн'''.
Температура теплоносителя в обратном трубопроводе тепловых сетей может определяться следующим образом:
СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.
Процесс централизованного теплоснабжения – это совокупность трех последовательных операций – подготовка теплоносителя его транспорт и процесс использования теплоносителя.
Подготовка теплоносителя ведется на источниках теплоснабжения – ТЭЦ или котельной. Транспорт осуществляется по тепловым сетям. Тепловые сети – это стальные трубопроводы которые прокладываются по проездам территорий городов в их технической зоне подземно или надземно.
Использование теплоносителя – третья операция процесса централизованного теплоснабжения – ведется оно в инженерных системах ОВ ГВС зданий различного назначения технологических аппаратах и линиях предприятий различного назначения.
В зависимости от вида теплоносителя централизованные системы теплоснабжения делятся на паровые и водяные. Теплоноситель паровых систем – это перегретый пар или насыщенный пар. Рабочая среда водяных централизованных систем теплоснабжения – перегретая вода. Обусловлено это высокими температурой и давлением пара. Кроме того существенная доля теплового потенциала пара определяется величиной скрытой теплоты парообразования r. Пар как теплоноситель не подчиняется центральному регулированию. Выше обозначенная характеристика пара определяет то что паровые системы теплоснабжения распространяются только на промышленные зоны.
Для фонда жилых и общественных зданий городов эффективными являются централизованные водяные системы теплоснабжения. Большое преимущество данных систем – отпуск теплоты к потребителям регулируемое централизованно что совершенно необходимо для приоритетной тепловой нагрузки городов РК – отопления.
В зависимости от числа трубопроводов тепловых сетей водяные системы теплоснабжения подразделяются на одно- двух- трех- и многотрубные. Трехтрубные водяные системы теплоснабжения могут эксплуатироваться в черте городов в которых промышленные зоны отдельные промышленные здания находятся среди жилых районов. В такой системе первая и вторая труба являются подающими а третья – общая обратная. В трехтрубной системе теплоснабжения первая и вторая труба работают в различных тепловых и гидравлических режимах. Если первых трубопровод будет предназначен для удовлетворения тепловых нагрузок жилых и общественных зданий то для этого подающего трубопровода централизованно ведется качественное регулирование.
Второй подающий трубопровод тогда будет предназначен для промышленных зон и предприятий поэтому для него ведется центральное количественное регулирование. Однако в городах наибольшее распространение получили двухтрубные водяные системы теплоснабжения первый трубопровод тепловых сетей которых – подающий а второй – обратный.
Водяные централизованные системы теплоснабжения принципиально делятся на закрытые и открытые. В закрытых водяных центральных системах теплоснабжения рабочая среда – перегретая вода используется у абонентов потребителей теплоты только как источник теплоты в системах ГВС зданий теплоноситель не разбирается. Таким образом теплоноситель в случае сохранения полной герметичности системы теплоснабжения должен в полном объеме возвращаться на ТЭЦ либо котельную. В системах ГВС распределяется горячая вода подготовленная в теплообменниках абонентских вводов зданий. Это - вода холодного водопровода которая получает теплоту от рабочей среды тепловых сетей.
В открытых водяных системах теплоснабжения теплоноситель которых по подающему трубопроводу тепловых сетей поступает на абонентские вводы зданий частично или полностью разбирается в систему ГВС. То есть эта часть теплоносителя перегретой воды на ТЭЦ или котельной не возвращается.
Таким образом минимальное число трубопроводов для открытых и закрытых систем теплоснабжения соответственно 1 и 2.
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПО УЧАСТКАМ МАГИСТРАЛИ.
Расходы теплоносителя на системы отопления и вентиляции определяются по формулам из предыдущих расчётов. Собственно говоря как и расход теплоносителя на систему горячего водоснабжения:
Максимальный же расход вычисляют в зависимости от системы теплоснабжения. Если она закрытая то средний расход увеличивают в 24 раза. Если открытая – в 2р:
Расход теплоносителя в подающем трубопроводе вычисляют исходя от населения квартала. В случае значения населения превышающего 6000 человек на квартал используют следующую формулу:
GП = G`O + G``вл + Gгвmax
В противном случае же случае:
GП = G`O + G``вл + 06Gгвср
Окончательным шагом в данном расчёте будет определение расхода теплоносителя в обратном трубопроводе:
GО = G`O + G``вл +Gгвmax
2.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ.
Для проектирования систем теплоснабжения города чаще используют тупиковую схему в связи с экономическими факторами. Однако стоит отметить что тупиковая схема является менее надёжной нежели кольцевая.
Магистралью называется трубопровод от источника теплоты до конечного потребителя. Ответвления являются трубопроводами подключающимися к магистрали. Рекомендуется присоединять ответвления с большим числом кварталов в начале магистрального трубопровода считая от ТЭЦ или котельной. Единичные кварталы подсоединять к магистралям категорически запрещается ввиду высокого напора давления в сети.
Удельные потери давления на участках магистрали должны быть в пределах от 30 до 80 Пам. На участках ответвлений удельная потеря давления определяется по расчету но не более 300 Пам. Скорость движения теплоносителя не должна превышать 35 мс.
Условные обозначения
Обратный и подающий трубопровод
Неподвижная опора устанавливается сразу при выходе из ТЭЦ на узлах поворота от до на ответвлениях.
Задвижки. Устанавливаются на расстоянии 1000м. по длине магистрали (I - при выходе из ТЭЦ) а также на ответвлениях.
П-образный компенсатор от ТЭЦ до границы города – подземные в городе – надземные.
Угол поворота трассы (90-130 градусов). При угле поворота устанавливаем с обеих сторон неподвижные опоры для фиксации трубопровода. Соотношение
Если 2>130 то опоры не нужны.
Е-муфта – компенсаторы при подземной прокладке.
Мнимая неподвижная опора перед тем как укладывать трубу в грунт ее нагревают потом засыпают при остывании и укорачивании трубы. – расстояние между неподвижными опорами. Меняется в зависимости от диаметра. Расстояния между неподвижными опорами должно быть не меньше .
Угол поворота на 90 градусов. С двух сторон ставим неподвижные опоры. l b- в зависимости от диаметра трубопровода.
Обозначение изменения диаметра – в сторону уменьшения на каждом участке где меняется диаметр.
- образный участок. Участки самокомпенсации. L= из таблицы на длину меньше фрикционного отрезка
УТ – узел трубопровода. Участок где точка ответвление присоединяется к магистрали. Подающий трубопровод (с правой стороны) присоединяется к подающему обратный (с левой стороны) – к обратному.
Значения расхода теплоносителя принимается из предыдущей таблицы однако значения стоит лишь перевести из тч в кгс. Значения длин участков принимаются в соответствии с генеральным планом и масштабом.
Наружные диаметры выбирают исходя из номограммы расходов. Значения удельной потери давления скорости теплоносителя в трубопроводе также принимаются из номограммы. Для участков обратного трубопровода принимаются те же диаметры труб однако значения потери давления скорости изменятся в соответствии с расходом.
Таблица значений местных сопротивлений.
Местные сопротивления
компенсатор стартовый
3. ВЫБОР СХЕМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЗДАНИЙ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ.
Вышеназванная схема присоединения определяется во-первых тепловым и гидравлическим режимами тепловых сетей для места присоединения к ним здания во-вторых технологией потребления теплоты инженерной системы здания.
Схема присоединения – это не что иное как совокупность взаимосвязанных между собой на абонентском вводе здания (тепловой пункт) оборудования устройств средств регулирования контроля управления запорной арматуры и др.
Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные предназначенные для одного здания или его отдельной секции и центральные которые функционируют для совокупности зданий к примеру микрорайона.
Ниже рассматриваются схемы тепловых сетей микрорайона с присоединением к ним либо индивидуальных (а) либо центрального (б) тепловых пунктов.
а) Внутриквартальные тепловые сетиб) Внутриквартальные тепловые сети
с присоединением индивидуальных с центральным тепловым пунктом.
345 – жилые здания микрорайона;
– магистральная тепловая сеть;
– внутриквартальные тепловые сети;
– узел теплотрассы на магистрали;
– узлы тепловых сетей квартала;
– индивидуальные тепловые пункты зданий;
– ответвления тепловых сетей от магистрали на ЦТП;
– ЦТП (центральный тепловой пункт);
– тепловые сети после ЦТП.
Большие типоразмеры оборудования устройств запорно-регулирующей арматуры и др. при малом их количестве. Всё это в сравнении с тем же для комплекса ИТП. Это позволяет получить экономию начальных и эксплуатационных (при строительстве) расходов связанных с тепловыми пунктами.
Удорожание стоимости внутри квартальных тепловых сетей в связи с тем что после ЦТП тепловая сеть оказывается четырехтрубной.
Большие протяженности колец циркуляции воды и систем отопления и систем ГВС которые приводят к их эксплуатационным гидравлическим неувязкам.
4.ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ.
Имеется большое множество схем присоединения систем отопления к тепловым сетям. Схемы поделены на 2 группы а именно схемы зависимого присоединения систем отопления независимого присоединения.
При зависимой схеме присоединения отопления рабочая среда (перегретая вода) тепловых сетей омывает непосредственно все нагревательные приборы отопления.
Если система отопления присоединяется независимо то в тепловом пункте здания размещаются подогреватели отопления система отопления зданий имеет собственный теплоноситель который пропускается через вышеназванный подогреватель и получает в нем тепло от перегретой воды тепловых сетей.
Независимая схема присоединения отопления.
Нотmax – максимальный напор для системы отопления здания определяется размером вертикалей от низшей точки отопления до уровня воды в расширительной баке м.в.ст.
Преимущества независимой схемы присоединения системы отопления.
Система отопления защищена от недопустимых (максимальное минимальное) давлений которые могут иметь место в тепловых сетях.
Возможно эффективное применение местного регулирования. Это связано с эксплуатацией и циркуляционного насоса и регулятора расхода теплоносителя отопления типа РО.
Система отопления остаётся заполненной водой при выполнении различных ремонтных работ на тепловых сетях к которым присоединяется отопление зданий. Это исключает длительные процессы заполнения систем отопления водой в начале сезона отопления.
Высокая стоимость системы отопления в сравнении с зависимой схемой присоединения. Обусловлено это необходимостью установки подогревателя отопления циркуляционного насоса расширительного бака.
Зависимые схемы присоединения систем отопления.
А) зависимая схема присоединения системы отопления без понижения температуры теплоносителя на абонентском вводе здания.
Схема рекомендуется для эксплуатации в промышленных зданиях для нагревательных приборов которых не ставятся условия максимально возможной температуры 950С. Может быть рекомендовано и для жилых общественных зданий которые присоединяются к тепловым сетям с гарантированной максимальной температурой теплоносителя в подающей трубе не более 950С.
К таким относятся вышерассмотренные тепловые сети после ЦТП.
Б) Зависимая схема присоединения системы отопления здания со струйным насосом (элеватором) на абонентском вводе здания.
Струйный насос – простое в конструкции и несложное в эксплуатации устройство. В конструкции струйного насоса нет каких-либо подвижных элементов не требуется применение электроэнергии струи. Для обеспечения удовлетворительной циркуляции теплоносителя в системе отопления располагаемый напор тепловых сетей в точке присоединения системы отопления зданий должен быть не менее 8-15 м.в.ст. Существенная часть этого располагаемого напора теряется в элеваторе а достаточным располагаемым напором для обеспечения циркуляции в собственной системе отопления может быть 1-15 м.в.ст.
Данная схема получила большое распространение для зданий прежней застройки.
Рекомендуется для применения преимущественно в жилых и общественных зданиях.
В) зависимая схема присоединения системы отопления к тепловым сетям с осевым смесительным насосом на абонентском вводе здания.
Напор насоса является незначительным он должен быть равен потере напора в главном циркуляционном кольце системы отопления.
Схема рекомендуется для систем отопления жилых и общественных зданий которые присоединяются на концевых участках магистралей ответвлений и характеризуются низкими располагаемыми напорами ΔН.
5. СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ УСТАНОВОК ГВС ЗДАНИЙ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ.
Индивидуальное присоединение установок ГВ к тепловым сетям распространяется обычно на следующие типы общественных зданий – бани прачечные коммунально-бытовые предприятия. В промышленности к названным системам ГВС относятся: душевые для помывки людей после окончания смены.
Особенность систем ГВС присоединяемых индивидуально для вышеназванных зданий –кратковременный большой расход горячей воды. Для того чтобы удовлетворять указанные большие расходы рациональным является оборудование ГВС подогревателем горячей воды мощность которого определяется среднечасовым расходом за сутки вне его должен дополняться аккумулятором горячей воды.
Схема присоединения установки ГВС с верхним баком аккумулятора.
где ХВ – холодный водопровод;
РДПС – регулятор давления после себя на вводе ХВ в здание. Назначение его поддерживать после себя по ходу движения воду стабильную величину напора не превышающего напора по уровню воды в баке аккумуляторе.
характерных режима рассматриваемой схемы.
режим – отсутствие потребления горячей воды или незначительное водопотребление. Происходит заполнение бака аккумулятора горячей водой циркуляционный насос находится в работе его эксплуатация обеспечивает постоянство температуры воды в местах водоразбора и в баке аккумуляторе 60°C.
Циркуляционный контур 1-го режима – подогреватель – местная система водоразбора – бак аккумулятор – циркуляционный насос – подогреватель.
режим – потребление горячей воды соответствует среднечасовому в сутки. В этот период горячая вода подготовленная в подогревателе разбирается в кранах. Циркуляционный насос функционирует.
режим – максимальное потребление горячей воды за небольшой промежуток времени периода суток.
Недостаток горячей воды которая поступает из подогревателя в значительном объеме восполняется из бака аккумулятора. Циркуляционный насос в этом режиме не работает.
Установка ГВС с нижним баком аккумулятора.
Насос в системе работает непрерывно.
ОК – обратный клапан.
Циркуляция воды в системе осуществляется по двум контурам:
) “насос – подогреватель – местная система водоразбора – обратный клапан - насос”. Поддержание в местах водоразбора температуры воды 60°C.
) “насос – подогреватель – бак аккумулятор - насос”. Обеспечение в баке аккумуляторе температуры воды 60°C.
Как в предыдущей так и в рассматриваемой схеме мощность подогревателя определяется по величине среднечасового расхода потребления горячей воды.
В режиме максимального водопотребления в системе в часть расхода горячей воды поступает на водоразборы из подогревателя но большая его часть поступает из аккумулятора в этом режиме движение воды через аккумулятор меняется на противоположное в сравнении с движением в режиме циркуляции по вышерассмотренному контуру. Это обусловлено тем что при максимальном водоразборе давление перед кранами существенно уменьшается но увеличивается разность давлений в холодном водопроводе и в местной системе перед кранами. Поэтому холодный вода поступает непосредственно в бак аккумулятор в его нижнюю часть и выталкивает на водоразбор горячую воду.
6. СХЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ НА ПЕРВОМ АБОНЕНТСКОМ ВВОДЕ ЗДАНИЯ УСТАНОВОК ОТОПЛЕНИЯ И ГВС.
Параллельная схема в закрытых системах теплоснабжения.
Характеристика на абонентском вводе здания по ходу движения греющей среды из подающей трубы тепловых сетей теплоноситель делится на две части – отопление и ГВС. Охлажденные после этих систем теплоносители сливаются в обратной трубе абонентского ввода здания.
Недостатком данной схемы является то что не используется тепловой потенциал отработанной воды после отопления с температурами 40-70°C для подогрева водопроводной воды. Второй недостаток – диаметры завышенный так как должны обеспечивать пропуск расхода теплоносителя G’ + Gгвmax.
Первый недостаток может быть устранен если использовать двухступенчатую смешанную схему комплексного присоединения на одном абонентском вводе здания установок отопления и ГВС. Однако в данной схеме не устраняется второй недостаток параллельной схемы.
Если быть точным второй недостаток устраняется частично
В рассматриваемой схеме при соединении отопления и горячего водоснабжения второй недостаток параллельной схемы присоединения устраняется частично в связи с тем что суммарный расход теплоносителя для тепловых сетей остается тем же.
+ то есть для тепловых сетей расход теплоносителя завышенный. Это приводит к неэкономичности центральной системы теплоснабжения в целом. Однако +смеш.схемы+парал.схемы так как =c(-)
Двухступенчатая последовательная схема присоединения отопление и горячее водоснабжение на абонентском вводе в здание.
Обозначенное наименование и схема получила большое применение практики эксплуатации закрытых систем централизованного теплоснабжения обусловлено это тем что применение таких схем присоединения потребления теплоты на абоненте по такой схеме позволяет получить экономию первоначальных и эксплуатационных расходов на системы теплоснабжения. Обязательным условием эффективности системы теплоснабжения при применении вышеназванных схем присоединения подогревателей является центральное качественное регулирование отпуска теплоты на ТЭЦ или котельной по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.
Данная схема присоединения имеет следующий синоним наименования – комплексное присоединение на абонентском вводе в здание установки отопления и горячего водоснабжения по принципу связанного регулирования. Физическое объяснение этому следующее: часы суток максимального потребления горячей воды в системе горячего водоснабжения здания системы отопления недополучают необходимую ситуацию.
Однако в следующий период суток когда потребление горячей воды улучшается или потребление вовсе нет система отопления восполняет «недобор» теплоты в первую названную половину суток. В таком режиме расход теплоносителя на абонентском вводе в здание всегда постоянно минимально и может равен
В суточном режиме и система и система горячего водоснабжения получают проектное необходимое количество теплоты.
Стабильное качество горячего водоснабжения на водозаборах систем горячего водоснабжения которая соответствует качеству по стандарту «питьевая вода»
Простота санитарного контроля качество воды на водозаборах горячего водоснабжения в связи с малой длиной транспортного водопровода а именно от ввода холодного водопровода в здания до водоразборного крана.
Простота контроля герметичности системы централизованного теплоснабжения то есть если в системе теплоснабжения нет аварий связанных с порывами тепловых сетей не санкционировано сбросы то расход теплоносителя отпускаемого в тепловые сети в сторону города равен расходу теплоносителей который возвращается из города на источник теплоты.
Сложность и высокая стоимость абонентских вводов зданий и за размещения в них подогревателей горячего водоснабжения.
При повышенной жесткости водопроводной воды (показатель Жв5) фимеет место повышенный расход шлакообразования выпадение накипи на внутренних поверхностях металлических элементов системы горячего водоснабжения которая ухудшает их эксплуатацию.
Высокая коррозионная активность водопроводов воды для металлических элементов систем горячего водоснабжения при высокой концентрации содержания в ней агрессивных газов СО2 наличии сульфатов хлоридов и показателя концентрации ионов водорода рН72.