ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Основой для выполнения РГР является генплан жилого микрорайона города с указанием расположения магистральных трубопроводов инженерных сетей, к которым будут подключаться сети микрорайона (задаётся руководителем). В качестве подосновы возможно использование материалов курсового проекта "Планировка и застройка микрорайона города".

Характеристика микрорайона

В подразделе указываются: район строительства (город), основные технико-экономические показатели микрорайона (площадь территории, площадь и плотность жилого фонда, численность и плотность населения), характеристика рельефа (максимальный перепад отметок земли, направление уклона), экспликация зданий.

Климатологические данные

Для района строительства по [1] принимают следующие данные: расчетную температуру наружного воздуха для проектирования отопления (среднюю температуру наиболее холодной пятидневки) t_po, °C;

- расчетную температуру наружного воздуха для проектирования вентиляции (среднюю температуру наиболее холодного месяца) t_pB, °C;

среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период tср0, °C: продолжительность отопительного периода n₀, сут.

Технические условия на проектирование инженерных сетей

В задании на проектирование указывают следующие данные, необходимые для разработки проекта систем жизнеобеспечения:

- расчетную температуру теплоносителя в тепловой сети в подающем Т1 и обратном Т2 трубопроводах, °С;

• давление в подающей Р_п и обратной Р₀ магистралях тепловой сети на вводе микрорайон;

• статическое давление в тепловой сети, Р_ст, Па;

• давление в распре/делительном газопроводе, Р_га,, Па;

• давление в городском водопроводе, Р_вод, Па.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Описание системы теплоснабжения

В зависимости от места размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные. В децентрализованных системах источник теплоты и тепло-приемнике потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены так близко, что передача теплоты от источника до приемников может осуществляться без наружных теплопроводов. К таким системам относятся печное, поквартирное отопление, а также теплоснабжение от крышных или пристроенных мини-котельных. В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники размешены раздельно, часто на значительном расстоянии, пере­дача теплоносителя осуществляется по тепловым сетям.

Для удовлетворения сезонной нагрузки отопления и горячего водоснабже­ния в качестве теплоносителя используется обычно вода (водяные системы), для промышленной технологической нагрузки - пар (паровые системы).

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые и открытые. В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется как теплоноситель для подогрева водопроводной воды в теплооб­менниках, но из сети не отбирается. В открытых системах сетевая вода частично разбирается у абонентов для горячего водоснабжения. Такие системы применяют­ся редко из-за сложности обеспечения требуемого качества воды и усложнения эксплуатации тепловой сети.

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двух­трубные водяные закрытые системы: по подающему трубопроводу горячая вода подводится от источника теплоты к теллопотребляющим установкам (системам отопления, вентиляции, теплообменникам горячего водоснабжения и т.д.), по об­ратному трубопроводу остывшая вода возвращается к источнику теплоты для по­вторного нагрева.

Наиболее распространенной схемой теплоснабжения является схема с подогревом воды для горячего водоснабжения в центральных тепловых пунк­тах (1ДТП) ( рис. 2.1). При этом от котельной до ЦТП идет двухтрубная сеть, после ЦТН - четырехтрубная. Одна пара трубопроводов (Т1,Т2 - см. рис.2.1) подает те­плоноситель на нужды отопления, другая пара груб обслуживает систему горяче­го водоснабжения: ТЗ - подающий трубопровод, горячей воды, Т4 - циркуляци­онный трубопровод горячей воды.

В настоящее время с появлением малошумных циркуляционных насосов и компактных теплообменников стали применяться системы горячего водоснабже­ния с установкой теплообменников непосредственно в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) зданий и двухтрубной тепловой сетью (рис.2.2). При этом снижа­ются затраты на прокладку внутриквартальных теплосетей (вместо четырехтрубной - двухтрубные), что уменьшает потери теплоты при транспортировке тепло-

Рис. 2.1. Принципиальная схема централизованного теплоснабжения с установкой водоподогревателей горячего водоснабжения в ЦТП

Рис. 2.2. Принципиальная схема централизованного теплоснабжения с установкой водоподогревателей горячего водоснабжения в ИТП зданий

носителя, не требует установки ЦТП, но при этом возрастают затраты на обору­дование для подогрева горячей воды (увеличивается количество теплообменни­ков). Целесообразность применения той или иной схемы горячего водоснабжения определяется на основе сравнения технико-экономических показателей вариан­тов.

В курсовом проекте разрабатывается схема теплоснабжения жилого мик­рорайона города с подогревом горячей воды в ЦТП. Микрорайон разбивается на несколько жилых групп, в каждой из которых располагается ЦТП.

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа их прокладки. В городах трасса должна проектироваться в отведённых для инже­нерных сетей технических полосах, параллельно красным линиям улиц, дорогам и проездам, вне проезжей части и полосы зелёных насаждений, а внутри микрорай­онов и кварталов - вне проезжей части дорог. Трасса должна иметь наименьшую длину и проходить в зоне с максимальной плотностью застройки. При выборе трассы тепловых сетей необходимо выдерживать нормативные расстояния от их строительных конструкций до зданий, сооружений и инженерных коммуникаций в соответствии с требованиями [2, прил. 6,7], [3,табл. 14,15] или по прил.1. До­пускается пересечение теплопроводами диаметром до 300 мм жилых и общест­венных зданий.

При описании системы теплоснабжения в курсовом проекте необходимо охарактеризовать основные её элементы: источник тепловой энергии, тепловую сеть, потребителей теплоты. Следует описать способ приготовления воды на го­рячее водоснабжение; принятый способ регулирования тепловой нагрузки на отопление; возможные схемы присоединения местных систем отопления к тепло­вым сетям.

Классификация тепловых сетей

Тепловые сети классифицируются по числу труб, назначению, способу про­кладки и некоторым другим признакам (рис.2.3). В однотрубных сетях вода после использования в системах отопления и вентиляции должна полностью использо­ваться для нужд горячего водоснабжения. Ввиду трудности выполнения этого ус­ловия однотрубные системы применяют редко. Двухтрубная сеть наиболее рас­пространена. В водяных сетях - это подающий и обратный трубопровод, в паро­вых - паропровод и конденсатоотвод. В трехтрубных системах две трубы исполь­зуются для подачи теплоносителя с различными параметрами, а третья - общий обратный трубопровод. В закрытых системах для горячего водоснабжения ис­пользуется водопроводная вода, нагреваемая сетевой водой в подогревателях, при этом сетевая вода полностью возвращается к теплоисточнику. В открытых тепло­сетях вода для горячего водоснабжения разбирается непосредственно из теплосе­ти и убыль воды восполняется централизованной подпиткой у теплоисточника.

2.3. Классификация тепловых сетей

11адземная прокладка теплосети более дешевая, используется вне населен­ных мест, там, где это допустимо по архитектурным соображениям. Преобла­дающим видом прокладки является подземная. В бесканальных прокладках трубы укладывают непосредственно в грунт. При канальной прокладке трубы прокладывают в каналах, стенки которых защищают трубы от воздействия окружающей среды. Наиболее распространенным является способ прокладки в непроходных каналах. В отличие от непроходных каналов в проходных и полупроходных обес­печивается возможность продвижения людей в канале для проведения профилактических и ремонтных работ. На рис. 2.4 приведены примеры подземной прокпадки тепловых сетей.

Конструктивные элементы тепловых сетей

Тепловая сеть состоит из следующих элементов:

• стальные трубы, соединенные сваркой;

• тепловая изоляция труб;

• компенсаторы температурных удлинений;

• подвижные и неподвижные опоры;

• запорная и регулирующая арматура;

• строительные конструкции (камеры, каналы).

2 1

Рис. 2.4. Конструкции подземной прокладки тепловых сетей:

а- в проходном канале; б- в полупроходном канале; в- в непроходном

канале; г- бесканальная; 1,2- подающий и обратный трубопроводы;

3- водопровод; 4,5- кабели связи и силовые кабели; 6- гравийный фильтр;

7- дренажная труба; 8 - песчаное основание

Трубы. Для сооружения тепловых сетей применяются, как правило, сталь­ные трубы. Минимальный условный диаметр труб, применяемых в наружных те­пловых сетях, - 32мм. Трубы соединяются между собой при помощи электриче­ской или газовой сварки.

Тепловая изоляция. Служит для уменьшения тепловых потерь и обеспече­ния допустимой температуры изолируемой поверхности. Материалы, используе­мые для теплоизоляции, должны обладать высокими теплоизоляционными свой­ствами (иметь низкий коэффициент теплопроводности) и низким водопоглощени­ем. Различают несколько видов конструкций тепловой изоляции: засыпные, мас­тичные, подвесные, оберточные, монолитные.

Засыпные конструкции наиболее простые и дешевые. Пространство вокруг теплопровода заполняется сыпучими или волокнистыми материалами. Недостат­ком является высокая увлажняемость изоляции, предъявляющая повышенные требования к защите трубопроводов от коррозии. Применяется в основном для временных прокладок сетей, а также для быстрого восстановления разрушенной и изоляции в непроходных каналах.

Мастичная изоляция наносится на горячий трубопровод в виде густой мастики слоями толщиной 10-1 5мм, при высыхании и взаимодействии с воздухом образующими теплоизолирующий слой. В связи с большой трудоемкостью не­пригодна для массового производства и применяется на коротких участках труб мл ною диаметра с большим количеством арматуры и изгибов.

Подвесные конструкции теплоизоляции выполняют из мягких или жестких формованных полуцилиндрических скорлуп или плит, закрепляемых на трубах прополочной стяжкой.

Оберточная изоляция выполняется из прошивных матов или мягких шип, обертываемых вокруг трубопровода и закрепляемых различными способами.

Монолитную изоляцию изготавливают на специализированных заводах, на­нося па трубу монолитный теплоизолирующий слой, оставляя неизолированными стыки для обеспечения возможности соединения труб. В качестве материала используются пенобетон, битумоперит. газо- и пеносиликаты. В последнее время большое распространение получила монолитная изоляция из пенополиуретана ,обладающая высокими теплотехническими свойствами и долговечностью.

Компенсаторы - это устройства, компенсирующие удлинения трубопрово­дом и результате теплового расширения металла. По принципу действия компенсаторы шоры можно разделить на две группы:

• гибкие, воспринимающие удлинения теплопроводом изгибом криволи­нейных участков труб;

• осевые устройства скользящего (сальниковые) и упругого (линзовые) ти­пом, в которых удлинения воспринимаются телескопическим перемещением труб или сжатием пружинящих вставок.

И первую очередь следует стремиться использовать для компенсации температурных удлинений повороты трассы под углом до 130° (естественная компенсация). Используются также гибкие специальные компенсаторы различной конфигурации. Наибольшее распространение получили П - образные компенсаторы, размещение которых показано на рис. 2.5. Достоинством гибких компенсаторов является то, что они не требуют эксплуатационного обслуживания. К недостаткам можно отнести увеличенный расход труб, большие габариты, затрудняющие их применение в городских условиях при насыщенности подземного пространства подземными коммуникациями. Осевая компенсация скользящего типа обеспечивается сальниковыми компенсаторами (рис. 2.6), состоящими из корпуса (2), стакана (1)| и уплотнительных приспособлений (3,4,5).

Рис. 2.5. Размещение П - образного компенсатора в компенсаторной нише: 1 -подающий трубопровод; 2- обратный трубопровод; 3- стенка канала

Рис. 2.6. Односторонний сальниковый компенсатор: 3 - набивка; 4 - упорное кольцо; 5 - грундбукса

При удлинении трубопровода стакан (1) вдвигается в полость корпуса (2). Герметичность скользящего соединения корпуса из стакана создается сальнико­вой набивкой (3), выполняемой из асбестового шнура, пропитанного графитом. Сальниковые компенсаторы требуют постоянного надзора, для их обслуживания сооружаются камеры.

Опоры разделяют на подвижные и неподвижные. Подвижные опоры вос­принимают вес теплопровода и обеспечивают ему свободное перемещение при температурном удлинении в сторону компенсатора. По принципу свободного пе­ремещения различают опоры скольжения и качения (рис. 2,7).

Рис. 2.7. Подвижные опоры теплопроводов: а- скользящая; б- катковая; 1- лапа; 2- опорная плита; 3- основание; 4- ребро; 5- боковое ребро; 6- каток; 7- направляющие; 8- подкладка

Неподвижные опоры служат для разделения теплопроводы на участки, независимые друг от друга в восприятии усилий от температурных деформаций. Размещают неподвижные опоры между компенсаторами и участками трубопроводов с естественной компенсацией. Неподвижные опоры имеют различную конструкцию в зависимости от диаметра и способа прокладки, некоторые пока­заны на рис. 2.8, 2.9.

2.8. Установка неподвижной лобовой опоры в камере

2

1

Рис. 2.9. Железобетонная щитовая неподвижная опора:

1 - трубопровод; 2 - бетонный «щит»; 3 - металлические упоры

Варианты совместного размещения компенсаторов, подвижных и неподвижных опор

Рис. 2.10. Размещение опор и компенсаторов по трассе тепловой сети: 1 - неподвижная опора; 2 - П - образный компенсатор; 3 - подвижная опора; 4 - односторонний сальниковый компенсатор; 5 - двусторонний сальниковый компенсатор; 6- направление перемещения трубопровода при температурном расширении металла труб

Запорная, регулирующая и предохранительная арматура предназначена для регулирования режимов потребления теплоты и управления работой тепловых сетей, к ней относятся: вентили; задвижки; обратные, предохранительные, редукционные, регулирующие клапаны; конденсатоотводчики; дренажные, спускные краны и др.

В тепловых сетях применяются в основном задвижки, которые устанавливаются на ответвлениях для отключения отдельных участков на время ремонтных и I профилактических работ, а также для регулирования теплового потока. При этом запорную арматуру нельзя использовать в качестве регулирующей. Кроме того на магистральных теплопроводах через определенные расстояния (500...1000м) устанавливаются секционные задвижки, которые в случае аварии позволяют отключить не всю сеть, а только один участок. В нижних точках трубопроводов и на каждом секционируемом участке предусматривают патрубки для спуска воды. В верхних точках трубопроводов устанавливаются устройства для выпуска воздуха.

Строительные конструкции являются вспомогательными при строительстве теплопроводов. К ним относятся стенки каналов при канальной прокладке, опоры или мачты при надземной прокладке, плиты перекрытия, камеры для обслуживания запорно-регулирующей арматуры и др. На рис. 2.11 представлены сборные железобетонные каналы, наиболее часто применяемые при прокладке тепловых сетей в непроходном канале.

а) б)

Рис. 2.11. Каналы лотковые серии 3.006-2 для подземной прокладки тепловых сетей: а - марка КЛ; б - марка КЛп; в - марка КПс

Расчёт теплопотребления микрорайона

Расчетные тепловые нагрузки зданий определяются по проектным данным, к при их отсутствии - по укрупненным показателям в соответствии с нижеприве­денными формулами.

Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зда­ний Qo^Max. Вт, определяется по формуле

Qo^Max = q₀-(F,+F_oбщ) (2.1)

где q₀ - укрупнённый показатель максимального теплового потока на отношение здания, Вт/м², принимается по [2, прил. 2] или прил.2.

где q₀ -

Отапливаемая площадь жилых F_ж и общественных F_общ зданий определяется по формулам

(2.2)

(2.3)

где n,m- соответственно количество жилых и общественных зданий; Fi Fk- соот­ветственно площадь в плане жилого или общественного здания, м³; N), N_k- соот­ветственно этажность жилого или общественного здания.

Количество жителей в жилых зданиях т, чел., рассчитывается по формуле

т = Fж\ f_ж.пл.., (2.4)

где fж.пл. - норма жилой площади, м²/чел, принимается по [3].

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий Q_B^Max, Вт, рассчитывается по формуле

Q_B^Max = k₂-q0-F_o6m, (2.5)

где k - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию обществен­ных зданий, можно принять k2 = 0,6 [2].

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий Q_гв^cp, Вт, определяется по формуле

Q_гв^cp = 1,2'*m(a + b)(55 - t_XB) / (24 * 3,6) (2.6)

где а - норма расхода горячей воды в жилых зданиях, принимается в соответствии с [41, в курсовом проекте принимать а = 105 л/(сут ' чел); b - норма расхода горя­чей воды в общественных зданиях, принимаемая в размере 25 л/(сут чел) [2]; t_XB-температура холодной (водопроводной) воды в отопитель­ный период, °С, при отсутствии данных принимается равной 5°С.

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и обществен­ных зданий за отопительный период Q_ru^cp, Вт, можно вычислять по укрупненным показателям по формуле

Q_ra^cp = q_rв*m, (2.7)

где q_rB - укрупнённый показатель среднего теплового потока на горячее водо­снабжение, Вт/чел. в сутки, принимается по [12, прил. 3] или по прил. 3.

Результаты расчётов по формулам (2.1)...(2.7) сводятся в табл. 2.1. На вен­тиляцию жилых зданий теплота учитывается при определении тепловой нагрузки на отопление.

При определении расчетных расходов теплоты для района города учитыва, что при транспортировке теплоносителя происходят потери теплоты в окру­жающую среду, которые принимают равными 5% тепловой нагрузки [2]. Поэтому суммарные расходы теплоты умножают на коэффициент 1,05 (табл, 2.1).

Таблица 2.