Теплоснабжение микрорайона - реферат

Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный

архитектурно – строительный университет

Кафедра теплогазоснабжения

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

Теплоснабжение микрорайона

Студент гр.394 Коротаев А.М.

Преподаватель Гордеев А.В.

Нижний Новгород-2010

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные

1. Проектируемый микрорайон находится в г. Саратов.

2. Расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления .

3. Расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции .

4. Источник теплоты - котельная.

5. Система теплоснабжения закрытая четырёхтрубная.

6. Расчётные параметры теплоносителя , .

7. Вид прокладки подземная.

Введение

Под теплоснабжением понимают систему обеспечения теплом зданий и сооружений. Надёжная работа систем теплоснабжения имеет большое народно-хозяйственное значение, поскольку от неё в значительной степени зависит создание комфортных условий для труда и проживания людей и оптимальных условий для различных технологических процессов.

Системы теплоснабжения разделяют на централизованные, децентрализованные и, как разновидность децентрализованных, - местные системы.

В централизованных системах выработка теплоты осуществляется в отдельных источниках (ТЭЦ или котельных), а подача теплоносителя в системы теплопотребления происходит по специальным трубопроводам, называемым тепловыми сетями. Тепловые сети при этом имеют значительные протяжённость и диаметры, оборудованы тепловыми пунктами, насосными станциями, автоматикой и системой управления.

Система теплоснабжения, не имеющая развитых тепловых сетей, в которой источник теплоты расположен непосредственно вблизи объектов, потребляющих теплоту, называется децентрализованной.

И, наконец, если тепловой агрегат обеспечивает теплоснабжение одного небольшого здания, система будет называться местной.

В современных городах теплоснабжение различных потребителей осуществляется в основном от централизованных систем. Однако в последнее время во многих городах России всё большее значение начинает приобретать теплоснабжение вновь строящихся объектов на базе автономных источников. Наибольший эффект применение автономных источников теплоты даёт при строительстве объектов, проводимом в порядке уплотнения существующей застройки. Себестоимость вырабатываемой теплоты в них может быть в несколько раз ниже, чем в централизованных системах.

В данном проекте спроектирована и рассчитана централизованная система теплоснабжения микрорайона с выработкой теплоты в котельной.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Метод определения тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Разработка проекта теплоснабжения начинается с определения тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Тепловые потоки рассчитываются различными способами в зависимости от конкретных условий: стадии проектирования, масштаба и степени детализации изображения на генплане.

Т. к. на генплане нанесены отдельные здания и указаны их назначения и характеристики, то расчёт ведётся по удельным тепловым характеристикам зданий по соответствующим формулам. Определённые по этим формулам тепловые потоки являются расчётными, т. е. максимальными, т. к. они рассчитаны при расчётной наружной температуре.

Расход теплоты на вентиляцию в жилых зданиях не превышает 5-10% от расхода на отопление, поэтому для жилых зданий он не рассчитывается, а только для общественных зданий.

2.Выбор системы теплоснабжения и теплоносителей

Выбор системы теплоснабжения следует производить на основании технико-экономических расчётов с учётом качества исходной воды, степени обеспеченности ею и поддержания требуемого качества горячей воды у потребителей. В небольших городах или посёлках при наличии котельной, предназначенной для теплоснабжения жилищно-коммунального сектора при радиусе действия такой котельной до 1,2 км, экономически обосновано сооружение закрытых 4-х трубных тепловых сетей, что и предусмотрено данным проектом. При этом вода для горячего водоснабжения готовится в источнике теплоты и подаётся абонентам по самостоятельным трубопроводам. Центральный тепловой пункт получается в таком случае как бы сблокированным с источником теплоты.

В качестве теплоносителя в системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий в качестве теплоносителя следует принимать воду. Следует также проверять возможность применения воды как теплоносителя для технологических процессов.

3. Схема присоединения водоподогревателей

При закрытых системах теплоснабжения в зависимости от соотношения максимальных тепловых потоков на горячее водоснабжение и на отопление присоединение водоподогревателей горячего водоснабжения следует принимать:

- последовательную двухступенчатую схему.

Отличительной особенностью этой схемы состоит в том, что в период максимальной нагрузки на горячее водоснабжение снижается расход теплоты на отопление. Реализуется такое решение путём так называемого связанного регулирования. С помощью регулятора расхода, установленного на абонентском вводе, поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммарной тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение.

4.Суммарный часовой и годовой графики расхода теплоты

Для решения целого ряда вопросов централизованного теплоснабжения, а именно: определения годового расхода теплоты теплоиспользующими объектами, выбора оборудования источника теплоты, режима его загрузки и ремонта и др., используются графики повторяемости часовых расходов теплоты в течение года.

Чем больше часов использования максимальной тепловой нагрузки, тем более равномерно в течение года потребляется выработанная теплота, тем более эффективно используется оборудование системы теплоснабжения.

5. Регулирование отпуска теплоты

Регулирование отпуска теплоты предусматривается: централизованное - на источнике теплоты, групповое - в узлах регулирования или в ЦТП, индивидуальное в ИТП.

Для водяных тепловых сетей следует принимать, как правило, качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления или совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения согласно графику изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

Централизованное качественное регулирование отпуска теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимыми для подогрева воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей (для закрытых систем теплоснабжения – не менее 70⁰ С).

Вырабатываемая и передаваемая системой теплоснабжения теплота, используется у потребителей на различные нужды: отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха зданий, горячее водоснабжение.

Тепловая нагрузка абонентов не постоянна. Она изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости ветра, инсоляции, режимов расхода воды на горячее водоснабжение и работы технологического оборудования, ряда других факторов. Для обеспечения экономичной работы системы и высокого качества теплоснабжения применяют регулирование отпуска теплоты.

Данный проект предусматривает центральное качественное регулирование отпуска теплоты. Центральное качественное регулирование заключается в поддержании в источнике теплоты температурного графика, обеспечивающего в течение всего отопительного периода заданную температуру внутреннего воздуха отапливаемых помещений при постоянном расходе сетевой воды.

6.Тепловые сети

тепловые сети следует размещать в пределах поперечных профилей улиц и дорог – под тротуарами или разделительными полосами. На улицах, не имеющих разделительных полос, допускается размещение сетей под проезжей частью при условии размещения их в каналах.

Допускается пересечение разводящими сетями диаметром до 300 мм жилых и общественных зданий при условии прокладки сетей в технических подпольях, коридорах и тоннелях высотой не менее 1,8 м.

Уклон тепловых сетей независимо от направления движение теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002. Уклон к отдельным зданиям при подземной прокладке должен приниматься от здания к ближайшей тепловой камере.

Диаметры трубопроводов, прокладываемых в кварталах по условиям безопасности должны быть не более 500 мм, а их трасса не должна проходить в местах возможного скопления населения.

Выбор способа и конструкций прокладки трубопроводов обуславливается диаметром трубопроводов, требованиями надежности, экономичностью и способом производства работ.

В данном проекте предусмотрена подземная прокладка тепловых сетей в непроходных каналах.

7. Разработка расчетной схемы

После того как трасса тепловой сети размещена на генплане, разрабатывают схему трубопроводов.

В начальной стадии намечают места установки запорной арматуры, неподвижных опор, компенсирующих устройств. После выполнения гидравлического расчета и построения пьезометрического графика может определиться необходимость устройства каких-либо сооружений (подкачивающих станций, предохранительных или замерных устройств).

Неподвижные опоры следует размещать в следующих местах:

- на выходе из источника, на входе и выходе ЦТП, насосных подстанций и др. сооружений (для снятия усилий на оборудование и арматуру);

- в местах ответвлений от тепловой сети (для устранения взаимного влияния участков, идущих в перпендикулярных направлениях);

- на поворотах трассы (для устранения влияния изгибающих и крутящих моментов, возникающих при естественной компенсации).

В результате указанной расстановки неподвижных опор трасса разбивается на прямолинейные участки, имеющие различные длины и диаметры трубопроводов.

Для каждого из указанных участков выбирают тип и количество компенсаторов, в зависимости от которого определяется количество неподвижных промежуточных опор (на одно меньше, чем компенсаторов).

8. Гидравлический расчет тепловых сетей

Гидравлический расчёт является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.

При проектировании в результате гидравлического расчета определяют:

· диаметр трубопроводов;

· падение давления (напора) на участках;

· давления (напоры) в различных точках системы;

· выполняют увязку давлений в различных точках системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

· Результаты гидравлического расчёта дают исходный материал для решения следующих задач:

· определения капиталовложений в строительство тепловых сетей, расхода металла (труб, проката) и основных объёмов работ по строительству теплосети;

· установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;

· определения условий работы тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения абонентских установок к тепловой сети;

· выбора автоматических регуляторов, устанавливаемых на сооружениях тепловой сети и абонентских вводах.

Для проведения гидравлического расчета должны быть разработаны схема и профиль тепловой сети, указаны размещение источника теплоты и потребителей, расчетные нагрузки и длины участков.

Согласно [2] удельные потери давления на трение при гидравлических расчетах водяных тепловых сетей следует определять на основании технико-экономических расчетов. Рекомендуется принимать следующие значения удельных потерь давления на трение:

· для основного расчетного направления (магистрали) от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя - до 80 Па/м;

· для остальных участков - по располагаемому перепаду давления, но не более 300 Па/м.

Скорость движения воды в трубопроводах не должна превышать 3,5 м/с.

После проведения предварительного расчёта для каждого участка выбирают тип и требуемое количество компенсаторов, в зависимости от которого определяется количество промежуточных неподвижных опор.

Выполняя уточненный расчет ответвлений, определяем расчетные потери давления в ответвлении. При этом, как правило, ввиду ограниченности сортамента труб не удается добиться точного соответствия потерь давления в ответвлении располагаемому напору. В таких случаях следует поступать следующим образом. Если величина невязки составляет меньше 25%, расчет можно считать законченным. Незначительный избыточный напор может быть погашен задвижками, устанавливаемыми на ответвлении. При большей величине невязки необходимо подобрать дроссельную диафрагму.

9. Гидравлический режим работы тепловой сети

С целью обеспечения безопасных условий работы системы теплоснабжения и необходимых давлений в различных точках системы, обеспечивающих расчётный режим системы теплоснабжения, разрабатывают гидравлический режим тепловых сетей.

Гидравлический режим разрабатывают при динамическом состоянии системы, т. е. при работающих циркуляционных (сетевых) насосах и при статическом состоянии системы (гидростатический режим), когда циркуляционные насосы не работают. В результате определяют линии максимальных давлений в подающем и обратном трубопроводах из условия механической прочности элементов системы и линии минимальных давлений из условия предотвращения вскипания высокотемпературного теплоносителя и образования вакуума в элементах системы. Линии давления проектируемой системы не должны выходить за эти крайние границы.

9.1 Построение пьезометрического графика

Для учета взаимного влияния рельефа местности, высоты абонентских систем, потерь давления в тепловых сетях и предъявляемых требований в процессе разработки гидравлического режима тепловой сети строят пьезометрический график. На пьезометрических графиках величины гидравлического потенциала выражены в единицах напора.

На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий, величины напоров в сети.

На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной напоры.

9.2 Сетевой и подпиточный насосы

По полученным значениям производительности и напора с учетом допускаемых температуры перекачиваемой воды и напора на входе в насос, по соответствующим таблицам [5] подбирается необходимый насос.

Принимаем к установке один сетевой насос и один подпиточный.

9.3 Водоструйные насосы (элеваторы)

Поскольку температура воды в тепловой сети, как правило, выше требуемых для систем отопления, последние присоединяются к тепловой сети через смесительные устройства, обеспечивающие требуемый коэффициент подмешивания обратной воды после системы отопления в подающий трубопровод местной системы отопления. Смесительные устройства помимо основного назначения создают также необходимый для циркуляции воды в системе напор.

В качестве смесительных устройств наибольшее распространение получили водоструйные насосы – элеваторы.

Наиболее совершенен по конструкции элеватор ВТИ-Теплосети Мосэнерго.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.Определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Максимальный тепловой поток на отопление здания:

,Вт (1.1)

где

- удельная теплопотеря здания, , принимаемая по [7];

V_н - наружный объём здания, м³ , определяемый по генплану, задаваясь определённой высотой этажа (3 м);

t_в - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, ^о С, [7];

t_н.о. - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^о С, [1], [7];

a - поправочный коэффициент к удельным потерям зданий q_o , зависящий от температуры наружного воздуха, [7].

Расчёт тепловых потоков на отопление сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Определение расчётных тепловых потоков на отопление.

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий:

, Вт (1.2)

где

- удельный расход теплоты на вентиляцию, , принимаемый по [7];

t_н.в. - расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции.

Расчёт тепловых потоков на вентиляцию сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Определение расчётных тепловых потоков на вентиляцию.

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение определяется по разным формулам в зависимости от назначения здания:

Жилые дома

(1.3)

где

m – количество жителей или потребителей, чел;

а – норма потребления горячей воды, л/чел, [7];

t_г - расчётная температура на горячее водоснабжение, ^о С, (55 ^о С);

t_х - температура холодной воды в зимний период, ^о С, (5 ^о С);

с – удельная теплоёмкость воды, с = 4,19 ;

24 – число часов потребления горячей воды в сутки.

Прачечные, детские сады, школы

(1.4)

где

Т - число часов работы в смену (8 ч).

Расчёт тепловых потоков на горячее водоснабжение сводим в таблицу 3

Таблица 3 - Определение расчётных тепловых потоков на горячее водоснабжение

2. Построение часового и годового графиков

расхода теплоты

Для построения годового графика вначале выписываем из климатологических таблиц [7] число часов стояния различных наружных температур для географического пункта, соответствующего расположению зданий. Выписку ведём с интервалом температур 5 ^о С, включая в интервал длительность стояния данной температуры и ниже её в часах.

Средняя температура за отопительный период: .

Часовой и годовой графики расхода теплоты приведёны в приложении А.

3. Построение графика регулирования

температуры теплоносителя

Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети определяется по формуле:

(3.1)

Температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети определяется по формуле:

(3.2)

где

t_в - усреднённая внутренняя температура для микрорайона, ^о С ( );

- средняя температура отопительных приборов, ;

;

- любая заданная температура наружного воздуха, ^о С;

- расчётный перепад температуры воды в теплосети, ^о С;

(3.4)

Задаваясь , считаем температуры , и по полученным значениям строим график температур воды в подающем и обратном трубопроводе (см. приложение В). Из графика определяем температуру точки излома .

График температур воды в обратном трубопроводе систем вентиляции строится отдельно для каждого из трех диапазонов температур наружного воздуха, на которые разбивают отопительный период.

Первый диапазон - от начала отопительного периода до точки излома отопительного графика . В этом диапазоне тепловая вентиляционная нагрузка переменна (растёт), а температура воды в подающем трубопроводе постоянна. При этом количество воздуха, поступающего в калориферы систем вентиляции постоянно, а регулирование количества теплоты осуществляется регуляторами, устанавливаемыми на подающем трубопроводе к калориферам по температуре воздуха на выходе из калориферов. Температуру обратной воды после калориферов в этом диапазоне определяют по следующему уравнению:

(3.6)

где

- температура воды в подающем и обратном трубопроводе, ^о С, при любой заданной температуре ;

- на данном диапазоне любая заданная температура, ^о С;

- температура воды в подающем и обратном трубопроводе, ^о С, при .

, , .

При : ;

: ;

Второй диапазон - от точки излома отопительного графика до температуры наружного воздуха, соответствующей расчётной для проектирования вентиляции . В этом диапазоне имеют место переменный расход теплоты на вентиляцию и переменная температура воды в подающем трубопроводе. Количество воздуха, поступающего в калориферы, постоянно, однако, в этом диапазоне тепловая нагрузка растет пропорционально росту температуры воды в тепловой сети. На этом диапазоне температура воды в обратном трубопроводе после системы вентиляции совпадает с температурой воды в обратном трубопроводе после системы отопления.

Третий диапазон - от температуры наружного воздуха, соответствующей расчётной вентиляционной , до расчётной отопительной . В третьем диапазоне температура воды в подающем трубопроводе переменна, а расход теплоты на вентиляцию постоянный. Поддержание постоянного количества теплоты при понижении температуры наружного воздуха осуществляется за счет включения и изменения рециркуляции воздуха.

Температуру воды после калориферов систем вентиляции определяют по следующему уравнению:

(3.7)

Значения и берутся из отопительного графика температур воды при t_н.в. . Приведённые уравнения решаются методом подбора, задаваясь значениями определяемой величины .

При , ;

, .

График температур воды в обратном трубопроводе после калорифера вентиляционной системы приведён в приложении В.

4. Определение расчетных расходов теплоносителя

Расход сетевой воды на отопление рассчитывается по формуле

, т/ч (4.1)

Расход сетевой воды на вентиляцию рассчитывается по формуле

, т/ч (4.2)

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение рассчитывается по формуле:

, т/ч (4.3)

Принимаем .

Расчёты расходов теплоносителя сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Определение расходов теплоносителя.

По полученным значениям строим график расхода теплоносителя. График расхода теплоносителя приведен в приложении Г.

5. Предварительный гидравлический расчёт

Расчёт ведём по допустимым удельным потерям , Па/м, [7].

, Па (5.1)

где

- приведённая длина участка, м:

(5.2)

где

- длина участка по плану, м;

- эквивалентная длина участка, учитывающая местные сопротивления, м:

(5.3)

(5.4)

Расчётная схема приведена в приложении Д.

Таблица 5 - Предварительный гидравлический расчёт теплосети.

Выполняем увязку потерь давления на магистрали с ответвлениями:

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 5.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 12.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 20.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 23.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление18.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 13.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 14.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 15

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 16.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 17.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 21.

и :

Устанавливаем шайбу на ответвление 24.

6 Окончательный гидравлический расчёт

Расчёт производим отдельно для:

· Т₁ , Т₂ - трубопроводы на отопление и вентиляцию;

· Т₃ - трубопровод на горячее водоснабжение;

· Т₄ - циркуляционный трубопровод.

Расчёт ведётся по тем же формулам, что и в предварительном расчёте, только значение рассчитывается по формуле:

где

- коэффициент местных сопротивлений, принимаемый по [7];

- эквивалентная длина местных сопротивлений при , принимаемая по [7].

Расчётная схема трубопроводов на отопление и вентиляцию приведена в приложении Д. Расчёты сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Окончательный гидравлический расчёт

трубопроводов на отопление и вентиляцию.

Выполняем увязку потерь давления:

и :

Величина невязки составляет меньше 5%, расчет можно считать оконченным.

Расчётная схема трубопроводов горячего водоснабжения приведена в приложении Е. Расчёты сводим в таблицу 7.

Таблица 7 - Окончательный гидравлический расчёт

трубопроводов горячего водоснабжения.