Схема теплоснабжения Вареговского сп Большесельского мп Ярославской области на период с 2013 по 2028 гг
Схема теплоснабжения
Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района
Ярославской области
ОБОСНОВЫВАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Иваново 2013
Схема теплоснабжения
Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района
Ярославской области
ОБОСНОВЫВАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
4
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ПОСЕЛЕНИЯ, ГОРОДСКОГО ОКРУГА
6
1.1. Графическое представление объектов системы теплоснабжения
6
1.2. Паспортизация объектов системы теплоснабжения
6
1.3. Гидравлический расчет тепловых сетей любой степени закольцованности, в
том числе гидравлический расчет при совместной работе нескольких источников
тепловой энергии на единую тепловую сеть
9
1.4. Моделирование всех видов переключений, осуществляемых в тепловых
сетях, в том числе переключений тепловых нагрузок между источниками
тепловой энергии
14
1.5. Расчет потерь тепловой энергии через изоляцию и с утечками теплоносителя
........................................................................................................................................ 15
1.6. Расчет показателей надежности теплоснабжения
15
1.7. Групповые изменения характеристик объектов (участков тепловых сетей,
потребителей) по заданным критериям с целью моделирования различных
перспективных вариантов схем теплоснабжения
15
1.8. Схемы теплоснабжения источника тепловой энергии
16
1.9. Обозначения принятые на схемах теплоснабжения
17
котельная с. Варегово_(существующее положение)
18
котельная с. Варегово (наладочный режим)
31
____________________________________________________________________________
3
ВВЕДЕНИЕ
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения Большесельского
муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 годов
разработана в соответствии с муниципальным контрактом
№ 18-3 СТ/13
«Разработка схемы теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013-
2028 г.», заключенного между администрацией Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области и
ООО
«Энергосервисная компания».
Разработка схем теплоснабжения
Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области выполнена в
соответствии с требованиями Федерального закона от 27.07.2010 года № 190-ФЗ
«О теплоснабжении», Постановления Правительства Российской Федерации от
22.02.2012 года №154 «О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их
разработки и утверждения».
Схема
теплоснабжения
Вареговского
сельского
поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области состоит из
следующих документов:
- утверждаемая часть;
- обосновывающие материалы.
____________________________________________________________________________
4
Обосновывающие материалы отражают существующее положение системы
теплоснабжения источника тепловой энергии и содержат следующую
информацию:
-
схема системы теплоснабжения источника тепловой энергии,
расположенного в Вареговском сельском поселении;
- результаты гидравлического расчета по источнику тепловой энергии (в
режиме поверки и наладки), расположенному в Вареговском сельском поселении
(наименование участка, протяженность, диаметр, напор в конечном узле, потери
напора, фактический расход теплоносителя);
- пьезометрический график (в режиме поверки и наладки);
- характеристику потребителей (наименование, плановая и фактическая
температура внутреннего воздуха после проведения наладки, температура сетевой
воды на входе и выходе, величина расчетная и фактическая тепловой нагрузки на
отопление);
- расчет диаметров дроссельных наладочных устройств, обеспечивающих
наладку подачи греющего теплоносителя всем потребителям в соответствии с
заявленными нормами теплопотребления;
- расчет энергетической эффективности при проведенной наладке.
____________________________________________________________________________
5
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ПОСЕЛЕНИЯ, ГОРОДСКОГО ОКРУГА
1.1. Графическое представление объектов системы теплоснабжения
Система теплоснабжения представляет собой совокупность взаимосвязанных
источников тепловой энергии, тепловых сетей и систем теплопотребления
(комплекс теплопотребляющих установок с соединительными трубопроводами или
тепловыми сетями).
Электронная модель системы теплоснабжения Вареговского
сельского
поселения сформирована на базе графико-информационного расчетного комплекса
«Теплоэксперт».
ГИРК «Теплоэксперт» является инструментом для отображения фактического
и перспективного состояния тепловых и гидравлических режимов систем
теплоснабжения, образованных на базе различных источников тепловой энергии.
ГИРК «Теплоэксперт» дает возможность моделирования различных вариантов
работы системы теплоснабжения, переключения потребителей на различные
источники тепловой энергии, подключение потенциальных потребителей и т.д.
1.2. Паспортизация объектов системы теплоснабжения
В ГИРК «Теплоэксперт» есть функция паспортизации каждого объекта
системы теплоснабжения.
Паспортизация потребителя тепловой энергии
В паспорте потребителя тепловой энергии отражается следующая
информация: наименование, адрес, геодезическая отметка, характеристика системы
теплоснабжения (отопление, ГВС, вентиляция), нагрузки на систему
теплоснабжения (отопление, ГВС, вентиляция) и т.д. Графическое изображение
паспорта потребителя тепловой энергии приведено на рис. 1.
____________________________________________________________________________
6
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
Рис. 1. Паспорт потребителя тепловой энергии.
Паспортизация участка тепловой сети тепловой энергии
В паспорте участка тепловой сети отражается следующая информация:
диаметр, протяженность, способ прокладки, нормативные потери тепловой энергии
в подающем и обратном трубопроводе и т.д. Графическое изображение паспорта
участка тепловой сети приведено на рис. 2.
Рис. 2. Паспорт участка тепловой сети
____________________________________________________________________________
7
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
Паспортизация источника тепловой сети тепловой энергии
В паспорте источника тепловой энергии следующая информация:
наименование, геодезическая отметка, адрес, напор в подающей линии, напор в
обратной линии, потери тепловой энергии в подающем и обратном трубопроводе и
т.д. Графическое изображение паспорта участка тепловой сети приведено на рис.3.
Рис. 3. Паспорт источника тепловой энергии
____________________________________________________________________________
8
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
1.3. Гидравлический расчет тепловых сетей любой степени
закольцованности, в том числе гидравлический расчет при совместной
работе нескольких источников тепловой энергии на единую тепловую сеть
Гидравлические характеристики тепловой сети устанавливают взаимосвязь
между расходами и давлениями (или напорами) воды во всех точках системы.
Падение давления и потери напора или располагаемый перепад давлений
и располагаемый напор (разность напоров) на любом участке или в узлах сети
связаны между собой следующим соотношением:
Δp
Δh
=
,
ρg
где Δh - потери напора или располагаемый напор, м;
Δp - падение давления или располагаемый перепад давлений, Па;
ρ- плотность теплоносителя (сетевой воды), кг/м3;
g- ускорение свободного падения, м/c2.
Падение давления в трубопроводе может быть представлено как сумма двух
слагаемых: линейного падения и падения в местных сопротивлениях:
Δp=Δp
+
Δp
,
Л
М
где ΔpЛ - линейное падение давления, Па;
ΔpМ - падение давления в местных сопротивлениях, Па.
В трубопроводах, транспортирующих жидкости или газы,
Δp
=
R L,
Л
Л
причем RЛ- удельное падение давления, отнесенное к единице длины
трубопровода, Па/м; L - длина трубопровода, м.
Исходными зависимостями для определения удельного линейного падения
давления в трубопроводе являются уравнения:
ρ
1
2
−5
R
=
λv
=
0.812λG2 d
;
Л
2d
ρ
____________________________________________________________________________
9
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
0,25
68
k
Э
λ=
0.1
+
,
Re
d
где λ - коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина);
v - скорость среды, м/с;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
G - массовый расход, кг/с;
kЭ - значение эквивалентной шероховатости трубопровода, м;
Re - критерий Рейнольдса.
При наличии на участке трубопровода ряда местных сопротивлений суммарное
падение давления во всех местных сопротивлениях определяется по формуле:
ρ
1
2
−4
Δp
=
v
=
0.812
ςG2 d
,
М
∑ς
∑
2
ρ
где
ς
- сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на
∑
участке;
ς - безразмерная величина, зависящая от характера сопротивления.
Коэффициенты местных сопротивлений арматуры и фасонных частей
приведены в справочной литературе. Сопротивления муфтовых, фланцевых и
сварных соединений трубопроводов при правильном выполнении и монтаже
незначительны, поэтому их надо рассматривать в совокупности с линейными
сопротивлениями.
Так как потери в тепловых сетях, как правило, подчиняются
квадратичному закону, то гидравлическая характеристика любого i-го участка
тепловой сети представляет собой квадратичную параболу, описываемую
уравнением:
Δh = SG2 ,
где Δh - потери напора, м;
S - полное сопротивление участка сети, м⋅ч2/т2;
G - расход теплоносителя на участке, т/ч.
____________________________________________________________________________
10
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
В свою очередь, полное сопротивление участка сети можно представить в виде:
S=s
(
L+L
),
УД
Э
где sУД - величина удельного сопротивления, м⋅ч2/(т2⋅м), которая вычисляется по
формуле:
−2
1,4
+2lg
(
d/k
)
[
Э
]
-5
-2
s
=
d
ρ
,
УД
15
,
а LЭ - эквивалентная длина местных сопротивлений, величину которой можно
определить:
−
0,25
1,25
L
=
gk
ςd
Э
Э
∑
Для установления гидравлического режима всей сети производится
суммирование гидравлических характеристик всех её участков.
Удельные потери напора на участках тепловой сети в этом случае можно
определить как:
h
Δ
δh
=
УД
L
Максимальная величина перепада напоров в сети ΔHс имеет место на
подающем и обратном коллекторах источника:
ΔH
=
H
−H
C
ПОД.К
ОБР.К
Суммарная величина
сопротивления всей сети
SC
является
∑
результирующей функцией всех последовательно и параллельно соединенных
между собой сопротивлений участков i, потребителей j и подкачивающих
магистральных насосных станций k:
S =F
S
,S
,S
∑
C
{∑(
У41
ПОТ
П.НАС
)}
( ..i)
(1
j)
(1
k)
Сопротивления совместно включенных групп разнородных потребителей
также представляют собой результирующие функцию их последовательного и
(или) параллельного соединения между собой:
____________________________________________________________________________
11
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
S
=
f
(
S
,
S
,
S
ПОТ
{
∑
ПОТ.О
ПОТ.В
ПОТ.Г
)}
(1..
j)
Гидравлическое сопротивление j-го потребителя рассчитывается в
соответствии с уравнением:
Δh
j
S
=
,
j
2
G
j
где hj - потери напора при проходе расчетного расхода теплоносителя Gj .
В частности, для систем отопления жилых зданий потери напора по расчетному
расходу в соответствии с нормативно-технической документацией должны
составлять величину
1,0
1,5
h
=
−
м. Удельные сопротивления подогревателей
со
горячей воды и вентиляционных систем приведены в справочной литературе.
Отопительные системы жилых и общественных зданий присоединяются к
водяным тепловым сетям, как правило, по зависимой схеме со смесительным
устройством.
Объясняется это тем,
что по нормативно-технической
документации температура теплоносителя, подаваемая в отопительные
приборы, не должна превышать в расчетных условиях 95 °С. В качестве
смесительных устройств на абонентских вводах систем отопления применяются
струйные насосы-элеваторы и центробежные насосы.
Характеристика водоструйных насосов (элеваторов) с цилиндрической
камерой смешения описывается уравнением:
Δр
f
1
f
f
с
2
1
1
2
2
1
2
=ϕ
2ϕ +
2ϕ
−
u
-
(
2−
ϕ
)
(
1+
u
1
2
2
3
2
Δр
f
f
(
f
−f
)
f
р
3
4
3
1
3
где
Δр
,
Δр
- располагаемый перепад давлений рабочего потока и перпад
с
р
давлений, создаваемый элеватором, Па;
f
,
f
- площади живого выходного сечения сопла и сечения цилиндрической
1
3
камеры смешения, м2; u - коэффициент инжекции (смешения) элеватора;
ϕ
,
ϕ
,ϕ
,ϕ
- коэффициенты скорости соответственно сопла, цилиндрической
1
2
3
4
камеры смешения, диффузора, и входного участка камеры смешения.
Величина оптимального диаметра камеры смешения в этом случае:
____________________________________________________________________________
12
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
5
5
5
d
=
=
=
к
4
2
S
c
Δp
c
Δp
ρ
c
4
4
2
2
V
c
G
c
Здесь:Sc - сопротивление отопительной системы, Па*с2/м6;
V - объемный расход смешанной воды, м3/с;
G - массовый расход смешанной воды, кг/с;
ρ - плотность воды, кг/м3.
При значениях коэффициентов (по данным испытаний Теплосети Мосэнерго)
ϕ1 = 0,95; ϕ2 = 0,975; ϕ3 = 0,9; ϕ4 = 0,925 диаметр сопла элеватора может быть
вычислен, как:
d
k
d
=
с
2
2
d
u
−3
4
k
(
1+
u
)
0,64⋅10
S
d
+0,61−
,
c
k
2
2
d
−d
1+
u
k
c
Потеря давления в рабочем сопле элеватора:
2
G
p
Δp
=
p
2ρ
ϕ2(
2
0,785
d
1
c
где Gp - массовый расход первичного теплоносителя через сопло, кг/с.
Если располагаемый напор в узле присоединения абонента - ΔHАБ превышает
необходимую для элеватора величину ΔHЭ , то избыточная разность напоров
должна быть сработана дополнительным сопротивлением - дросселирующей
шайбой. Диаметр дросселирующей шайбы определяется по уравнению:
2
G
′
O
d
=
10⋅
ш
4 Δ
H
-
ΔH
АБ
Э
Размерность величины dШ- мм, причем из-за соображений стабильности работы
узла минимальная величина дросселирующей шайбы не должна быть менее 3
мм.
В системах теплоснабжения, работающих по режимному графику отпуска
теплоты τ′ τ′O1O2 =95/70 °С, присоединение
абонентов к линиям сети
____________________________________________________________________________
13
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
осуществляется напрямую без инжекционных устройств. Таким же образом к
сети присоединяются, как правило, отопительные и вентиляционные установки
зданий промышленного назначения и все подогреватели систем горячего
водоснабжения. В этом случае, излишняя разность располагаемых напоров в
узлах присоединения этих систем срабатывается только шайбами. При этом
2
G′
O
d
=10⋅
4
ш
ΔH
-
Δh
АБ
CO
Важнейшим условием нормальной работы всей системы теплоснабжения
является обеспечение стабильной подачи всем абонентам расходов сетевой
воды, соответствующих их плановой тепловой нагрузке.
В этом случае наладка нормируемой подачи теплоносителя каждому
потребителю осуществляется расстановкой только в целом во всей системе
дросселирующих устройств, способствующих перераспределению активных
напоров и расходов сетевой воды в ветвях и узлах схемы. Диаметры сопл
элеваторов и дополнительных дросселирующих шайб, срабатывающих излишки
располагаемых напоров у абонентов и, как следствие, ограничивающих подачу
им излишнего количества теплоносителя, могут быть рассчитаны только при
помощи ЭВМ посредством многократной итерационной увязки.
1.4. Моделирование всех видов переключений, осуществляемых в тепловых
сетях, в том числе переключений тепловых нагрузок между источниками
тепловой энергии
ГИРК «Теплоэксперт» позволяет воспроизводить существующую
гидравлическую и тепловую картину любого режима эксплуатации при любой
температуре наружного воздуха с предоставлением данных о величине
установившихся при этом фактических значений:
•
расходов, узловых перепадов, активных напоров, абсолютных и
относительных потерь на любом участке и узле сети;
• расходов теплоты, греющего теплоносителя, температур внутреннего
воздуха и горячей воды у каждого потребителя;
____________________________________________________________________________
14
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
• температур теплоносителя на выходе из систем отопления, горячего
водоснабжения и вентиляции;
• средневзвешенной температуры теплоносителя, возвращаемого на
источник теплоснабжения по обратной магистрали.
ГИРК «Теплоэксперт» позволяет моделировать вышеуказанные условия с
учетом:
• изменения режима регулирования отпуска теплоты;
• присоединения или отключения тех или иных (новых) потребителей,
ветвей и отдельных участков сети;
• замены одних трубопроводов на другие.
1.5. Расчет потерь тепловой энергии через изоляцию и с утечками
теплоносителя
В ГИРК «Теплоэксперт» есть функция расчета потерь тепловой энергии в
тепловых сетях.
Расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях при передаче через
изоляцию и с утечкой теплоносителя выполнен в соответствии с Приказом
министерства энергетики РФ № 325 «Об организации в министерстве энергетики
Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических
потерь при передаче тепловой энергии».
1.6. Расчет показателей надежности теплоснабжения
Расчет показателей надежности выполнить не представляется возможным
по причине отсутствия исходных данных.
1.7. Групповые изменения характеристик объектов (участков тепловых
сетей, потребителей) по заданным критериям с целью моделирования
различных перспективных вариантов схем теплоснабжения
ГИРК «Теплоэксперт» предоставляет возможность вносить групповые
изменения характеристик объектов (участков тепловых сетей, потребителей) с
целью моделирования различных вариантов схем теплоснабжения.
____________________________________________________________________________
15
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
1.8. Схемы теплоснабжения источника тепловой энергии
Существующее положение системы теплоснабжения источника тепловой
энергии и содержит следующую информацию:
-
схема системы теплоснабжения источника тепловой энергии,
расположенного в Вареговском сельском поселении;
- результаты гидравлического расчета источника тепловой энергии (в режиме
поверки и наладки), расположенного в Вареговском сельском поселении
(наименование участка, протяженность, диаметр, напор в конечном узле, потери
напора, фактический расход теплоносителя);
- пьезометрический график (в режиме поверки и наладки);
- характеристику потребителей (наименование, плановая и фактическая
температура внутреннего воздуха после проведения наладки, температура сетевой
воды на входе и выходе, величина расчетная и фактическая тепловой нагрузки на
отопление);
- расчет диаметров дроссельных наладочных устройств, обеспечивающих
наладку подачи греющего теплоносителя всем потребителям в соответствии с
заявленными нормами теплопотребления;
- расчет энергетической эффективности при проведенной наладке.
____________________________________________________________________________
16
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
1.9. Обозначения принятые на схемах теплоснабжения
Потребители:
строения красной градации - потребители, получающие тепловую энергию
в той или иной степени больше заявленного
строения синей градации - потребители, получающие тепловую энергию в
той или иной степени меньше заявленного
строения зеленой градации - потребители, получающие расчетное
количество тепловой энергии
Участки:
1. Участки теплопроводов окрашенные в синий цвет являются хорошо
проводящими (удельные гидравлические потери до 5 мм/м)
2. Участки теплопроводов окрашенные в зеленый цвет являются нормально
проводящими (удельные гидравлические потери от 5 до 15 мм/м)
3. Участки теплопроводов окрашенные в красный цвет - с повышенными
гидравлическими потерями (удельные гидравлические потери от 15 до 35
мм/м)
4. Участки теплопроводов окрашенные в коричневый цвет - с недопустимыми
гидравлическими потерями (от 35 мм/м и выше)
____________________________________________________________________________
17
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
котельная с. Варегово
(существующее положение)
____________________________________________________________________________
18
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
Рис. 4. Котельная с. Варегово - существующее положение системы теплоснабжения
____________________________________________________________________________
19
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
20
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
____________________________________________________________________________
21
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
22
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
____________________________________________________________________________
23
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
____________________________________________________________________________
24
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
____________________________________________________________________________
25
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
____________________________________________________________________________
26
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
Схема теплоснабжения Вареговского сельского поселения
Большесельского муниципального района Ярославской области на период 2013 - 2028 г.
На рис 4. представлена схема теплоснабжения с. Варегово в поверочном
режиме. Из схемы видно, что система теплоснабжения разрегулирована. Большая
часть потребителей находятся в «перетопе», т.е. получает тепловую энергию выше
нормативной величины, а три потребителя наибольшей удаленности от источника
тепловой энергии в «недотопе», т.е. получают количество тепловой энергии ниже
нормативной величины.
Так же имеются участки тепловой сети с повышенными гидравлическими
потерями.
Расход теплоносителя
в поверочном режиме составляет
181,27 т/ч.
Коэффициент использования подведенной тепловой энергии составляет 16,319.
____________________________________________________________________________
30