- •Федеральное агенство по образованию
- •443001 Самара, ул. Молодогвардейская, 194.
- •Монтажная схема трубопроводов
- •Приложение 1
- •Элементы соединений трубопроводов
- •Типы и размеры каналов
- •Типоразмеры тепловых камер по серии 3.006 – 2 Выпуск III - I
- •Технические характеристики стальных труб
- •Отводы бесшовные крутоизогнутые
- •Переходы концентрические и эксцентрические (мсн 120—09)
- •Накладки для трубопроводов
- •Тройники сварные равнопроходные
- •Приложение 2
- •Котлы отопительно-производственные (водогрейные, паровые)
Федеральное агенство по образованию
государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
теплоснабжение района города
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Для студентов специальности 290700 “Теплоснабжение вентиляция и кондиционирование воздуха”
Утверждены редакционно-
издательским советом академии
января 2006 г.
САМАРА 2006
Составители: С.М. Богачук, В.М. Полонский,
С.А. Минкина, Д.Н. Ватузов
УДК 628. 81/83 (07)
Теплоснабжение района города методические указания к курсовому проекту: Сост.: С.М. Богачук, В.М Полонский, С.А Минкина, Д.Н. Ватузов; Самарск. гос. арх.-строит. универ. Самара, 2006. -93 с.
Даны рекомендации по выполнению курсового проекта по теплоснабжению района города. Указываются порядок расчета и литература, используемая при проектировании.
Методические указания составлены в соответствии с программой курса "Теплоснабжение" с учетом квалификационной характеристики инженера-строителя по специальности 290700 и предназначены для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения.
Для студентов 4, 5 курсов 8, 9 семестров.
Редактор Л.И. Глезерева
Технический редактор А.И. Непогодина
Корректор Е.М. Фоменкова
Подписано в печать 27.10.06. Формат 60х84 1/16.
Бумага офсетная. Печать оперативная. Уч.-изд. л. 6,0.
Усл. печ. л. 5,96. Тираж 300 экз. Заказ №10570.
Самарский государственный архитектурно-строительный университет.
443001 Самара, ул. Молодогвардейская, 194.
Отпечатано в типографии ООО «СамЛюксПринт».
г. Самара, ул. Венцека, 78. Телефон: 310-86-30.
© Самарский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2006.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
«ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА»
Целью курсового проекта является приобретение студентом знаний и навыков по практическому расчету единой системы теплоснабжения: от определения расчетных тепловых потоков до подбора основного оборудования теплоисточника.
Расчетная часть должна содержать следующие разделы:
Определение расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение;
Расчет и построение графика тепловых нагрузок в зависимости от наружных температур и годового графика продолжительности тепловых нагрузок;
Выбор схемы теплоснабжения и метода регулирования отпуска тепла;
Расчет и построение графиков регулирования по отдельным видам потребления тепла и по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения;
Разработка расчетной монтажной схемы трубопроводов. Гидравлический расчет. Построение пьезометрического графика (МГ 1:5000, МВ 1:500);
Выбор конструкции тепловой изоляции и ее расчет;
Выбор и расчет элементов оборудования тепловых сетей: трубопроводов, компенсаторов, неподвижных опор;
Определение расчетных мощностей, параметров и выбор оборудования теплоисточника: пиковых котлов, аккумуляторов подпиточной воды, сетевых и подпиточных насосов.
Кроме того, в проекте должны найти отражение обоснование принятой схемы подсоединения абонентов, способ прокладки тепловых сетей, местоположение теплоисточника с учетом розы ветров и охранной санитарной зоны, вопросы охраны окружающей среды и охраны трубопроводов от электрокоррозии.
Графическая часть:
Генплан с нанесением тепловых сетей и камер (М 1:5000);
Монтажная схема трубопроводов (М 1:2500);
Принципиальная схема системы теплоснабжения, включая источник тепла, тепловую сеть, ЦТП и абонентский ввод;
Продольный профиль тепловой сети для 3-4 участков расчетной магистрали МГ 1:5000, МГ 1:2000; МВ 1:100, МВ 1:50;
Монтажный чертеж тепловой камеры (план и разрез) М 1:20; 1:50;
Конструкции прокладки тепловой сети: неподвижная и подвижная опоры; все разрезы (сечения) каналов М 1:100, М 1:20;
Спецификация оборудования и материалов.
Указания по выполнению отдельных разделов проекта.
Указания приводятся в последовательности, соответствующей рекомендуемому порядку выполнения проекта.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
В разделе отмечаются особенности планировки города, количество кварталов, рельеф местности, расположение источника тепла. Приводятся климатологические данные для заданного района строительства:
а) расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции, а также средние за отопительный период и год;
б) продолжительность стояния температур наружного воздуха в течение отопительного периода;
в) продолжительность отопительного периода;
г) среднегодовая температура грунта на глубине вероятной прокладки трубопровода.
Климатологические данные принимаются по табл. 1.
Варианты
географического района строительства, климатических условий
и условий эксплуатации ограждающих конструкций
Табл. 1
Вариант |
Географическое положение |
t0 |
tоm |
zоп |
Зона влажности |
Условия эксплуатации |
1 |
Белгород |
-23 |
-2,2 |
196 |
Сухая |
А |
2 |
Брянск |
-25 |
-2,3 |
203 |
Нормальная |
Б |
3 |
Волгоград |
-25 |
-3,4 |
182 |
Сухая |
А |
4 |
Вологда |
-31 |
-4,8 |
228 |
Нормальная |
Б |
5 |
Воронеж |
-26 |
-3,4 |
199 |
Сухая |
А |
6 |
Нижний Новгород |
-30 |
-4,7 |
218 |
Нормальная |
Б |
7 |
Кострома |
-31 |
-4,5 |
224 |
Нормальная |
Б |
8 |
Курск |
-26 |
-3 |
198 |
Нормальная |
Б |
9 |
Санкт-Петербург |
-26 |
-2,2 |
219 |
Влажная |
Б |
10 |
Липецк |
-27 |
-3,9 |
199 |
Сухая |
А |
11 |
Йошкар-Ола |
-34 |
-6,1 |
220 |
Нормальная |
Б |
Вариант |
Географическое положение |
t0 |
tоm |
zоп |
Зона влажности |
Условия эксплуатации |
12 |
Саранск |
-30 |
-4,9 |
210 |
Сухая |
А |
13 |
Москва |
-26 |
-3,6 |
213 |
Нормальная |
Б |
14 |
Мурманск |
-27 |
-3,3 |
281 |
Влажная |
Б |
15 |
Новгород |
-27 |
-2,6 |
220 |
Нормальная |
Б |
16 |
Оренбург |
-31 |
-8,1 |
201 |
Сухая |
А |
17 |
Орёл |
-26 |
-3,3 |
207 |
Нормальная |
Б |
18 |
Пенза |
-29 |
-5,1 |
206 |
Сухая |
А |
19 |
Псков |
-26 |
-2 |
212 |
Нормальная |
Б |
20 |
Саратов |
-27 |
-5 |
198 |
Сухая |
А |
21 |
Смоленск |
-26 |
-2,7 |
210 |
Нормальная |
Б |
22 |
Тамбов |
-28 |
-4,2 |
202 |
Сухая |
А |
23 |
Тула |
-27 |
-3,8 |
207 |
Нормальная |
Б |
24 |
Ижевск |
-34 |
-6 |
223 |
Сухая |
А |
25 |
Ульяновск |
-31 |
-5,7 |
213 |
Сухая |
А |
26 |
Челябинск |
-34 |
-7,3 |
218 |
Сухая |
А |
27 |
Чебоксары |
-32 |
-5,4 |
217 |
Нормальная |
Б |
28 |
Пермь |
-35 |
-6,4 |
226 |
Нормальная |
Б |
29 |
Иваново |
-29 |
-4,4 |
217 |
Нормальная |
Б |
30 |
Киров |
-29 |
-3,7 |
219 |
Нормальная |
Б |
Примечания:
1. tн5, tоп, zоп – по [2], таблица (графы 21, 23, 22 – соответственно).
2. Зона влажности – по [4] прил. 1* (с. 14).
3. Условия эксплуатации ограждающих конструкций – по [4], прил. 2 (с. 15) при нормальном влажностном режиме помещения, согласно табл. 1 (с. 1).
РАСЧЕТНАЯ ПЛОТНОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ ЖИЛОГО РАЙОНА И МИКРОРАЙОНА
Расчетную плотность населения, чел/га, территории жилого района рекомендуется принимать не менее приведенной в табл. 2, а территории микрорайона — не менее приведенной в табл. 3. Число зон различной степени градостроительной ценности территории и их границы определяются по согласованию с главным архитектором города (области, края) с учетом оценки стоимости земли, плотности инженерных и транспортных магистральных сетей, насыщенности общественными объектами, капиталовложений в инженерную подготовку территории, наличия историко-культурных и архитектурно-ландшафтных ценностей.
Табл.2
Зона различной степени градостроительной ценности территории |
Плотность населения территории жилого района, чел/га, для групп городов с числом жителей, тыс. чел. | ||||||
|
до 20 |
20-50 |
50-100 |
100-250 |
250-500 |
500-1000 |
Св. 1000 |
Высокая |
130 |
165 |
185 |
200 |
210 |
215 |
220 |
Средняя |
‑ |
|
|
180 |
185 |
200 |
210 |
Низкая |
70 |
115 |
160 |
165 |
170 |
180 |
190 |
Примечания: 1. При строительстве в районах севернее 58° С.Ш., а также на площадках, требующих сложных мероприятий по инженерной подготовке территории, плотность населения следует увеличивать, но не более чем на 20 %.
2. В условиях реконструкции сложившейся застройки в центральных частях исторических городов, а также при наличии историко-культурных и архитектурно-ландшафтных ценностей в других частях плотность населения устанавливается заданием на проектирование.
3. В районах индивидуального усадебного строительства и в поселениях, где не намечается строительство централизованных инженерных систем, допускается уменьшать плотность населения, но принимать ее не менее 40 чел/га.
4*. В сейсмических районах расчетную плотность населения следует принимать в соответствии с региональными (территориальными) строительными нормами.
Табл.3
Зона различной степени градостроительной ценности территории |
Плотность населения на территорию микрорайона, чел/га, для климатических подрайонов | ||
|
IБ и часть подрайонов IА, IГ, IД и IIА севернее 58° С.Ш. |
IВ, IIБ и IIВ севернее 58° С.Ш. и часть подрайонов IА, IГ, IД и IIА южнее 58° С.Ш. |
Южнее 58° С.Ш., кроме части подрайонов IА, IГ, IД и IIА, входящих в данную зону |
Высокая |
440 |
420 |
400 |
Средняя |
370 |
350 |
330 |
Низкая |
220 |
200 |
180 |
Примечания: 1. Границы расчетной территории микрорайона следует устанавливать по красным линиям магистральных и жилых улиц, по осям проездов или пешеходных путей, по естественным рубежам, а при их отсутствии — на расстоянии 3 м от линии застройки. Из расчетной территории должны быть исключены площади участков объектов районного и общегородского значений, объектов, имеющих историко-культурную и архитектурно-ландшафтную ценность, а также объектов повседневного пользования, рассчитанных на обслуживание населения смежных микрорайонов в нормируемых радиусах доступности (пропорционально численности обслуживаемого населения). В расчетную территорию следует включать все площади участков объектов повседневного пользования, обслуживающих расчетное население, в том числе расположенных на смежных территориях, а также в подземном и надземном пространствах. В условиях реконструкции сложившейся застройки в расчетную территорию микрорайона следует включать территорию улиц, разделяющих кварталы и сохраняемых для пешеходных передвижений внутри микрорайона или для подъезда к зданиям.
2. В условиях реконструкции сложившейся застройки расчетную плотность населения допускается увеличивать или уменьшать, но не более чем на 10%.
3. В крупных и крупнейших городах при применении высокоплотной 2-, 3-, 4(5)-этажной жилой застройки расчетную плотность населения следует принимать не менее чем для зоны средней градостроительной ценности: при застройке площадок, требующих проведения сложных мероприятий по инженерной подготовке территории, — не менее чем для зоны высокой градостроительной ценности территории.
4. В сейсмических районах расчетную плотность населения необходимо принимать в соответствии с региональными (республиканскими) нормами, но, как правило, не более 300 чел/га,
5. При формировании в микрорайоне единого физкультурно-оздоровительного комплекса для школьников и населения и уменьшении удельных размеров площадок для занятий физкультурой, приведенных в п. 2.13 настоящих норм, необходимо соответственно увеличивать плотность населения.
6. При застройке территорий, примыкающих к лесам и лесопаркам или расположенных в их окружении, суммарную площадь озелененных территорий допускается уменьшать, но не более чем на 30%, соответственно увеличивая плотность населения.
7. Показатели плотности приведены при расчетной жилищной обеспеченности 18 м2/чел. При другой жилищной обеспеченности расчетную нормативную плотность Р, чел/га, следует определять по формуле:
,
где Р18 — показатель плотности при 18 м2/чел.;
Н — расчетная жилищная обеспеченность, м2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
При проектировании систем теплоснабжения для существующих городов и поселков расчетные данные о сезонных тепловых нагрузках следует принимать из проектов отопления и вентиляции. Однако проектную документацию использовать удается далеко не всегда. При перспективном строительстве расчетные расходы тепла рекомендуется принимать из типовых проектов с соответствующей корректировкой по климатическим условиям района строительства. Если проектные материалы отсутствуют, то тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение допускается определять по укрупненным показателям согласно [1] в зависимости от общей площади и численности населения. Общая площадь квартала «А» представляет собой произведение плотности жилого фонда на 1 га (м2/га) и площади квартала «А» (га). Плотность жилого фонда на 1 га территории следует принимать по табл. 2 (Табл. 2 принята по[3]). Количество жителей в квартале определяется, как частное от деления общей площади жилых зданий «А» на норму общей жилой площади на одного человека согласно [3] 18-23 м2/чел.
Для жилых районов городов и других населенных пунктов максимальный тепловой поток, на отопление жилых и общественных зданий:
, Вт (1)
Максимальный тепловой поток, на вентиляцию общественных зданий:
, Вт (2)
где К1– коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий. При отсутствии данных следует принимать равным 0,25
, Вт (3)
К2- коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий. При отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 года – 0,4, после 1985 г. – 0,6.
Таким образом:
, Вт (4)
q0 – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1м2общей площади, принимаемый по [1] прил. 2;
А – общая площадь жилых зданий, м2.
Максимальный тепловой поток, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:
, Вт (5)
Средний тепловой поток на горячее водоснабжение, жилых и общественных зданий:
, Вт (6)
qh– укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, Вт/чел. ([1] прил. 3);
m– число человек.
В теплый период времени года нагрузка на горячее водоснабжение снижается, так как повышается температура холодной воды, уменьшаются теплопотери в тепловых сетях и количество потребляемой горячей воды.
Средний тепловой поток, на горячее водоснабжение в теплый период времени года:
,Вт (7)
tс– температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 50С);
tso– температура холодной воды в неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 150С);
- коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимаемый при отсутствии данных для жилищно-коммунального хозяйства равным 0,8.
Данные расчетов сводятся в табл. 4
Табл. 4
№ квартала |
Пл-дь кв., га F, га |
Общая площадь А, м2 |
Число жителей |
Тепловые потоки, Вт | ||||
На отопление |
На вентиляцию |
На горячее водоснабжение | ||||||
Qomax |
Qvmax |
Qhm |
Qhmax |
Qshm | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Выполняется проверка по следующим формулам:
Qomax = 1,25qo АQhm.max = 2,4Qhm(8)
Qvmax = 0,15 qo А
Qhm = qh N
ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ТЕПЛОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ
Текущие сезонные тепловые потоки при любых температурах наружного воздуха tн, отличающихся от расчетных (tо) определяются по формуле:
, Вт (9)
Qр– расчетный тепловой поток;
ti– средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, принимаемая для жилых зданий равной 180С, для производственных – 160С.
Средние тепловые потоки на отопление:
, Вт (10)
tот– средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 80С и менее (отопительный период),0С
tо– расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления,0С
Средние тепловые потоки на вентиляцию (при tот):
, Вт (11)
Для удобства построения графики часовых тепловых потоков (МДж/ч) и годовой график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха – совмещают. В этом случае по оси ординат откладывают часовой тепловой поток (Q, МДж/ч), по оси абсцисс влево – температуры наружного воздухаtн(через 50С), причем за начало отсчета принимается расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (tо); вправо – длительность стояния температур наружного воздуха () в часах. Тепловые потоки, рассчитанные по формулам (1-10) в Вт = Дж/с переводятся в кДж/ч, т. е. умножаются на 3600. Для упрощения градуировки по оси ординат результаты переводятся в МДж/ч. При построении зависимостиQ=f(tн) следует знать, как меняются тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при изменении температуры наружного воздуха. Отопительный период наступает при удержании среднесуточной температуры наружного воздуха в течении трех суток + 80С. В течение отопительного периода расход тепла на горячее водоснабжение остается постоянным. В летний период он тоже постоянен, но ниже. Следовательно на графике приtн+80С расход тепла на горячее водоснабжение будет изображаться прямойа-б, параллельной оси абсцисс с ординатой, равнойQs hm– среднечасовому тепловому потоку в летний период. В интервале температур от +80С доtо тепловой поток на горячее водоснабжение показан прямойс-d, параллельной оси абсцисс с ординатой равнойQhm. Анализируя формулу (8) видно, что изменение тепловых потоков на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха носит линейный характер и графически может быть выражено прямой линией, построенной по координатам двух точек:
Рис. 1 График часовых тепловых потоков в зависимости от температуры наружного воздуха и годовой график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.
При +8 0С:, МДж/ч (12)
, МДж/ч (13)
При tо:, МДж/ч (14)
, МДж/ч (15)
Таким образом, зависимость теплового потока на отопление и температуры наружного воздуха изображается наклонной прямой h-i. Точкаhсоответствует началу отопительного периода и минимальному тепловому потоку, а точкаt– максимальному тепловому потоку на отопление при температуреtо.
Минимальный тепловой поток на вентиляцию при t= +80Cсоответствует ординате точкиl, максимальная величина приtн =tосоответствует ординате точкиf. Для построения зависимости суммарного среднечасового теплового потокаQот температуры наружного воздуха складываются ординаты линий, изображающих зависимостиQhm=f(tн);Qv=f(tн);Qo=f(tн). На рисунке эта зависимость показана ломаной линиейа-в-к-m.
Построение правой части графика, т.е. зависимости суммарного расхода тепла от длительности стояния температур наружного воздуха ведется следующим образом: разбить ось абсцисс от tо доtн=+80Cна интервалы 50(+8)(+5); (+5)(0); (0)(-5); (-5)(-10); (-10)(-15) и так далее доtо. На линиик-mнаходят точки, соответствующие температурам +8, +5, 0, -5, -10 …tо. Далее точки, лежащие на линии к-mпереносятся в правую часть графика. Для этого в направленииоткладывают длительность стояния соответствующих температур и восстанавливают перпендикуляры из этих точек до пересечения их с горизонтальными линиями, идущими от точек, лежащих на линиик-l-m. Например, точка 2 найдена следующим образом: из точки на осиtн, соответствующей температуреt1восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией к-m. Из полученной точки 1 ведут прямую, параллельную оси абсцисс. Из точки1, лежащей на осии соответствующей длительности стояния температур наружного воздуха, равной и нижеt1, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с горизонтальной линией, идущей из точки 1. Пересечение их дает точку 2. Линияm-n-p-tесть зависимость суммарного теплового потока от длительности стояния температур наружного воздуха. В точкуn, соответствующей концу отопительного периода (длительность которого равна0) имеет место падения теплового потока с величиныдо величины, которая остается постоянной в летний период. Площадь, ограниченная замкнутой линиейo-m-n-p--s-o представляет собой годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района.
Годовой расход тепла определяется по формуле:
, Дж/год (16)
nо– количество дней отопительного периода;
Z– число часов работы системы вентиляции в общественных зданиях, при отсутствии данных можно принять 16 часов;
24 – число часов работы системы отопления.
ВЫБОР СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И МЕТОДА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛА
Схема теплоснабжения в курсовом проекте задается руководителем и входит в задание. При открытой схеме теплоснабжения расчеты гидравлических режимов являются наиболее сложными по сравнению с закрытой схемой. Поэтому для более полного овладения навыками проектирования в курсовом проекте рекомендуется принимать открытую схему теплоснабжения. Данные методические указания составлены по открытой схеме теплоснабжения.
Как правило, за основу в двухтрубных тепловых сетях, где основной вид нагрузки отопление, принимают центральной качественное регулирование отпуска тепла на отопление.
В приведенных ниже формулах для расчета графиков регулирования отпуска тепла приняты следующие основные обозначения:
–расчетная температура внутреннего воздуха в 0С;
–произвольная (текущая) температура наружного воздуха в 0С для которой определяют температуры и расход воды;
–расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в 0С;
–температура наружного воздуха в точке излома графика температур воды 0С;
–температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети 0С;
- температура воды в подающем трубопроводе местных систем отопления после смешения 0С;
- температура воды в обратном трубопроводе местных систем отопления 0С;
- температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети 0С;
- температура воды в обратном трубопроводе местных систем вентиляции 0С;
–средняя температура нагревательных приборов систем отопления 0С;
–средняя температура поверхности нагрева калорифера 0С;
–температура горячей воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения 0С;
–коэффициент смешения.
Расходы тепла (тепловые потоки) Q, расходы водыG, температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети и местных систем, средние температуры для произвольной (текущей) температуры наружного воздухаtнобозначены без дополнительных индексов. Те же величины при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопленияt0, обозначены одним штрихом, а при температуре наружного воздухав точке излома графика – с тремя штрихами.
–средняя температура в калорифере при температуре tн.
При центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке температуры воды в подающем трубопроводе тепловой сети 1, после системы отопления20и в подающем трубопроводе местных систем отоплениясопределяют по формулам:
(17)
(18)
(19)
- относительный расход тепла на отопление (191).
Данные расчетов сводятся в табл. 5.
Табл. 5
от +180С доtо |
Q |
1 |
2=20 |
с |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
В период высоких наружных температур возникает необходимость повышения температуры воды в подающем трубопроводе до значений, допустимых для всех потребителей тепла и в частности для нужд горячего водоснабжения, где температура воды должна поддерживаться не ниже 600С (550С непосредственно у потребителя). Таким образом, график «ломается» при значениях наружных температур от +80С доtн111, когда температура воды в подающем трубопроводе поддерживается не ниже 600С. Соответственно «излом» показывается и по линиям2,i. В диапазонеtн111tн+80С при постоянной температуре воды в подающем трубопроводе регулирование отопительной нагрузки осуществляется обычно местными пропусками. Периодическое отключение систем отопления предотвращает перегрев помещений. Число ежесуточной работы системы определяется из уравнения:
(1911)
В связи с периодическим отключением отдельных отопительных установок общий расход воды в сети сокращается по мере повышения температуры наружного воздуха. Температуру обратной воды для этого диапазона принимают постоянной и равной .
В диапазоне осуществляется центральное качественное регулирование.
Регулирование отпуска тепла на вентиляцию
Для двухтрубных водяных тепловых сетей с подачей тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение температуру воды в подающем трубопроводе 1принимают по отопительному графику. По характеру изменения температуры воды и расхода тепла на вентиляцию отопительный период делится на два диапазона.
1. В диапазоне 0Cпри переменной вентиляционной нагрузке температура в подающей линии постоянна. С увеличением вентиляционной нагрузки возрастает расход воды, что приводит к сокращению времени пребывания воды в калорифере и к росту температуры обратной воды. Регулирование расхода воды осуществляется с помощью регулировочного клапана РК по импульсу от температуры воздуха за калорифером. (См рис. 2).
τ2В
τс
τ20
τ2
τ1В=
τ1
Рис. 2 Принципиальная схема подключения калорифера к тепловым сетям. К – калорифер; РК – регулировочный клапан.
Неизвестное значение обратной воды 2Вопределяется решением уравнения (20) методом последовательных приближений:
(20)
В курсовом проекте линию 2Вв диапазоне0С можно построить по двум точкам прии приtн = +80С. Таким образом, в формуле (20) приtн = +80С,1= 600С.
0С
; 0С
; 0С
Относительный расход воды на отопление в диапазоне 0С определяется по формуле:
(21)
Относительный расход воды на вентиляцию и отопление в диапазоне 0С:
(22)
При относительные расходы воды на отопление и вентиляцию равны 1 (по принятому регулированию отпуска тепла).
РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В открытых системах теплоснабжения разбор воды горячее водоснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в сети. При температуре воды в подающем трубопроводе равной 60 0С, водоразбор ведется только из подающей линии. С повышением температуры сетевой воды (1600С) водоразбор осуществляется одновременно из обоих трубопроводов, в таком соотношении, чтобы температура воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 600С (550С). В холодный период отопительного сезона при2600С разбор воды происходит только из обратной магистрали. Для смешения воды в абонентских узлах ввода предусматривается установка терморегуляторов (рис. 3). Изменение места и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический и тепловой режимы системы теплоснабжения. Выбор метода центрального регулирования производится в зависимости от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления, а также абонентского узла ввода.
β2Ghm
Ghm
β1Ghm
Рис. 3 Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке. С – смеситель. ОК – обратный клапан, РР – регулятор расхода.
Приведенное выше центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке применяется при отношении Qhm/Q0max0,15 и присоединении систем отопления и горячего водоснабжения к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (см. рис. 3). В этом случае расход воды на отопление поддерживается регулятором расхода РР и независит от нагрузки горячего водоснабжения. Величина водоразбора из подающей линииGhd1и из обратнойGhd2равна:
(23)
(24)
(25)
(24*)
(26)
При отношении Qhm/Q0max0,15 регулирование открытых систем производится по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения качественным или количественным методом.
ЦЕНТРАЛЬНОЕ КАЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПО СОВМЕСТНОЙ НАГРУЗКЕ (СКОРРЕКТИРОВАННЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК) применяют при соотношении 0,15Qhm/Q0max0,3. Регуляторы расхода в абонентских узлах ввода устанавливают перед ответвлением на горячее водоснабжение. Они поддерживают постоянный расход воды, равный расчетному на отопление. Водоразбор из подающей линии уменьшает поступление сетевой воды в систему отопления. Небаланс тепла на отопление компенсируется некоторым повышением температуры в подающем трубопроводе по сравнению с отопительным графиком. При этом методе регулирования строительные конструкции здания могут быть использованы в качестве аккумулятора тепла, выравнивающего неравномерности суточного графика теплопотребления.
Отношение среднего теплового потока на горячее водоснабжение к расчетному тепловому потоку на отопление:
(27)
Поправочный (балансовый) коэффициент к среднему потоку на горячее водоснабжение для компенсации небаланса теплоты на отопление, вызываемого неравномерностью суточного графика горячего водоснабжения =1,1.
Относительный расход воды на отопление и температуры воды в подающем и обратном трубопроводах 1и2определяется по формулам:
(28)
(281)
(29)
=(30)
(31)
(32)
Температура воды в подающем и обратном трубопроводах:
(33)
(34)
Рис. 4 Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.
На рис. 5 показан скорректированный график температур воды и изменение расхода волы на отопление. При температуре обратной воды20600С водоразбор осуществляется только из обратной магистрали. В этом диапазоне в систему отопления поступает расчетный расход водыG= 1, вследствие чего скорректированный график соответствует отопительному. При выполнении расчетов для построения скорректированного графика температур студент может использовать примеры.
τ1~
τc~
τ2~
τ1
τc
τ2 t t
Рис.5 Общий вид графиков: регулирования температуры в зависимости от tни относительного расхода воды на отопление.
КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ
При свободном располагаемом давлении на коллекторах станции применяется относительно редко. Принципиальная схема узла ввода показана на рис. 6.
Рис. 6 Схема абонентского ввода при открытой системе теплоснабжения и центральном качественном регулировании по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.
Диафрагмы на подающем и обратном трубопроводах устанавливаются при начальной регулировке сети. Это осуществляется при включенной нагрузке горячего водоснабжения. Подбором соответствующих диаметров диафрагм обеспечиваются одинаковые давления в подающей и обратной линиях во всех абонентских вводах. В этих условиях расход воды у однотипных абонентов изменяется по одному закону. Расчет графиков производится по методике Соколова.[6].
τ1!!!
τ2B!!!
τ2B
τ2!
τ1!
τ1
tн
tн
tн
β2
β1
Рис.7 Общий вид графиков: регулирования температуры воды на вентиляцию в зависимости от tн; относительного расхода воды на вентиляцию; относительного расхода воды на ГВС из подающего и обратного трубопроводов.
СХЕМА И ТРАССА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
В расчетно-пояснительной записке курсового проекта должно быть четко и обстоятельно дано обоснование принятой схемы тепловых сетей ее преимуществ и недостатков.
При выборе схемы тепловых сетей следует стремиться к обеспечению максимальной надежности теплоснабжения при наименьших затратах. При проектировании теплоснабжения от одного теплоисточника в курсовом проекте можно принять радиальную схему с постоянным уменьшением диаметра трубопроводов по мере удаления их от источника тепла. Преимуществом радиальной схемы является простота и экономичность. Недостатком – нарушение теплоснабжения всех абонентов при аварии на одном участке. Для ликвидации аварии отпускается не более 24 часов.
Трасса в городах предусматривается в отведенных для инженерных сетей технических полосах, параллельно красным улицам, дорогам и проездам. При диаметре магистралей более 500 мм рекомендуется предусматривать резервные блокировочные перемычки на 70-75% расчетного расхода воды. В пределах городской застройки прокладку тепловых сетей принимают подземной в непроходных каналах (канальная прокладка трубопроводов имеет ограниченное применение из-за низкого качества работ при изоляции трубопроводов и высокой химической активности городских грунтовых вод). Вне городской застройки применяется надземная прокладка трубопроводов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ
Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:
, т/ч (35)
Коэффициент k3, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице 6
Табл.6
Системы теплоснабжения |
Значение k3 |
Открытая с тепловым потоком, МВт |
|
100 и более |
0,6 |
менее 100 |
0,8 |
Закрытая с тепловым потоком, МВт |
|
100 и более |
1,0 |
менее 100 |
1,2 |
При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3принимается равным нулю.
Для потребителей с тепловым потоком 10 МВт и менее суммарный расчетный расход воды следует определять при k3=2,4.
, т/ч (36)
–расчетный расход воды на отопление;
- максимальный тепловой поток, Вт.
, т/ч (37)
–расчетный расход воды на вентиляцию;
- максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт.
, т/ч (38)
–среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение;
- среднечасовой тепловой поток, Вт.
Расчетный расход воды в неотопительный период следует определять по формуле:
, т/ч (39)
, т/ч (40)
-максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение, Вт;
с – удельная теплоемкость воды, принимаемая в расчетах равной 4,187 кДж/(кг 0С);
tcs – температура холодной (водопроводной воды) в неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 15 0С).
Расход воды в обратном трубопроводе двухтрубных водяных тепловых сетей открытых систем теплоснабжения принимается в размере 10% от расчетного расхода воды в подающем трубопроводе:
, т/ч (41)
Т.к. гидравлические режимы водяных тепловых сетей следует разрабатывать не только для расчетного режима следует рассмотреть и режимы при максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из подающего трубопровода (0С) и максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из обратного трубопровода ().
При этом расход воды, в тепловых сетях открытых систем теплоснабжения определяется по формуле:
(42)
k4 – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в зависимости от температурного графика регулирования отпуска тепла и режима водоразбора из тепловой сети, определяемый по таблице 7:
Табл.7
Режим водоразбора |
Наименование трубопровода |
Значение коэффициента k4 при центральном качественном регулировании | |
По отопительной нагрузке |
По совмещенной нагрузке отопления и ГВС | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
Максимальный из подающего трубопровода |
Подающий обратный |
1 -1,4 |
1,4 -1 |
Максимальный из обратного трубопровода |
Подающий обратный |
0,6 -1,8 |
1,2 -1,2 |
Для упрощения дальнейших расчетов данные сводятся в таблицы 8,9:
ТАБЛИЦА РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ ОТДЕЛЬНО НА ОТОПЛЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Табл. 8
№ кв. | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
ТАБЛИЦА СУММАРНЫХ РАСЧЕТНЫХ РАХОДОВ ВОДЫ
Табл. 9
№ кв. |
Рсчетный режим Gd1=Gd2 |
Водоразбор на ГВС из подающ. трубопр. tн111tн8 0С |
Водоразбор на ГВС из обрат. трубопр. t0tнt2=60 0С |
Неотопительный период tн8 0С | |||
GI d1 |
GI d2 |
GII d1 |
GII d2 |
GS d1 |
GS d2 | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
По полученным данным составляется расчетная схема. Вся трасса разбивается на участки с постоянным расходом теплоносителя (так называемый расчетный участок). Для каждого участка наносятся следующие позиции:
№ участка
G, т/ч
V, м/с
l n
, м
d*s, мм
R,кгс/м2
где:
№ уч. – номер расчетного участка (рекомендуется начинать нумерацию участков от теплоисточника);
G – расчетный расход воды на данном участке, т/ч;
ln – длина по плану, м;
dnxS – наружный диаметр на толщину стенки трубы, мм;
R – удельное падение давления, кгс/м2;
V – скорость воды, м/с;
S – характеристика сопротивления, представляющая собой падение давления при единице расхода теплоносителя
S=Р/G2