1.2.7. Универмаги:

На 1000 жителей приходится 4.5 – 6.6 рабочих места в универмагах. Из этого интервала примем 5 рабочих мест.

Таким образом, на 30000 жителей микрорайона приходится:

работников универмага.

На каждого работника универмага приходится 140 – 200 м³ объёма здания, поэтому принимаем значение 180 м³ и определяем суммарный объем зданий универмагов:

м³.

Объём зданий универмагов может составлять до 80000 м³. Получаем 1 универмаг с количеством рабочих местm= 150.

А. Отопление:

Расчетный расход теплоты на отопление определяется из уравнения:

Q`₀ = [ q_o V (t_в.р – t_н.о) – Q_тв ] 10^-3

где q_o = 0.35 – 0.6 Вт/м³ К – удельные теплопотери через наружное ограждение и от инфильтрации. Принимаем q_o = 0.45 Вт/м³ К

t_в.р = +15 ^оС – средняя температура воздуха в помещениях.

Таким образом,

Q`₀ =кВт – на единственный универмаг в микрорайоне.

Б. Вентиляция:

Расчётный расход теплоты на вентиляцию общественных и промышленных зданий определяется из уравнения:

Q`_в=q_вV(t_в.р–t_н.в) 10^-3

q_в= 0.20 – 0.50 Вт/м³К – удельный расход теплоты на вентиляцию.

Из данного диапазона принимаем q_в= 0.4 Вт/м³К.

Q`_в=кВт – на одно здание.

В. Горячее водоснабжение:

Средненедельный расход теплоты на горячее водоснабжение общественных зданий производится по формуле:

Q^ср.н_г=

а = 6 л/сутки чел - норма средненедельного расхода горячей воды для универмагов.

В отопительный сезон:

Q^ср.н_{г отоп} = кВт,

В неотопительный сезон:

Q^ср.н_{г неот} = кВт.

Г. Максимум ГВС:

Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение:

Q^м_г =

g_м= 1.2 л/ч – максимально–часовой расход воды на ГВС в расчёте на одного потребителя.

Таким образом, максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение универмага:

Q^м_г = кВт.

1.3 Расчёт и построение графиков расхода теплоты объектом теплоснабжения.

Сводная таблица результатов расчетов для пунктов 1.1 и 1.2.

Таблица 1

Наименование объекта	Кол-во объектов	Q`0 кВт	Q`в кВт	Qср.нг отоп кВт	Qср.нг неот кВт	Qмг кВт
Жилые здания	-	51480	-	8292.7	6634.2	19073.2
Детские сады-ясли	8	2376	345.6	209.5	167.6	628.5
Школы	4	2959.31	395.6	94.28	75.42	377.1
Поликлиники	1	176.4	94.77	15.71	12.57	41.9
Продоволь- ственные магазины	4	446.49	405.11	29.06	23.28	55.87
Дома культуры, клубы	3	534.6	232.85	23.05	18.44	92.18
Администра-тивные здания	5	1658.16	1398.6	19.09	10.48	104.75
Универмаг	1	534.6	367.2	2.62	2.09	10.48
Сумма	-	60165.56	3239.73	8686.01	6944.08	20383.98

График зависимости расходов теплоты на ГВС, отопление и вентиляцию для различных объектов исследуемого района.

Рисунок 1

Линии:

1. Расход теплоты на отопление жилых зданий.

2. Расход теплоты на отопление общественных зданий.

3. Суммарный расход теплоты на вентиляцию всех зданий ОЦ.

4. Расход теплоты на ГВС жилых зданий в течение отопительного периода.

5. Расход теплоты на ГВС общественных зданий в отопительный период.

6. Суммарный расход теплоты на ГВС ОЦ и МР в течение отопительного периода.

7. Суммарный расход теплоты жилым районом в зависимости от температуры воздуха.

8. Расход теплоты на ГВС жилых зданий в неотопительный период.

9. Расход теплоты на ГВС общественных зданий в неотопительный период.

10. Суммарный расход теплоты на ГВС ОЦ и МР в неотопительный период.

Примечание: пересчёт нагрузок отопления и вентиляции на температуры t_нв= -20^оС иt_нк = 8^оС производился по формуле:

Q₀^в=Q′₀(t_вр–t_в)/(t_вр–t_но)

Пользуясь полученными выше зависимостями, построим график суммарной тепловой нагрузки района, как функции от количества часов в году с той или иной температурой наружного воздуха.

Таблица исходных данных для построения графика.

Таблица2

Температура наружного воздуха, оС	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Число часов за отопительный период с температурой равной или ниже данной, ч	7	39	166	520	1110	1950	2980	3920	5180
Значение тепловой нагрузки района, кВт	168062	168062	155708	140266	123949	107632	91316	74999	40920

График зависимости суммарного теплопотребления района в течение года (график продолжительности тепловой нагрузки)

1.4 Определение годового расхода условного топлива основным и пиковым источниками теплоснабжения.

Чтобы распределить расход теплоты между базовым и пиковым источниками, нанесём на график продолжительности тепловой нагрузки расчётный расход теплоты, полученной районом от базового источника (ТЭЦ):

Q_^ТЭЦ=_тQ`_

Здесь _т= 0.52 – коэффициент теплофикации.

Q_^ТЭЦ= 0.55*168062 = 92434 кВт

Площадь ниже этой линии изображает годовой расход теплоты Q_ТЭЦ, полученный районом от базового источника, площадь выше её – годовой расход теплотыQ_К, полученный районом от пикового источника.

При обработке графика в среде Mathcad, было найдено:

Q_ТЭЦ= 4.931*10⁵ГДж/год

Q_К= 7.19*10⁴ГДж/год

Годовой расход теплоты источниками теплоснабжения Q_и^год больше годового расхода теплоты жилым райономQ_^годна величину тепловых потерь в сетях, характеризуемую КПД тепловых сетей_тс, значение которого находится в пределах 0.9 – 0.95. Принимаем_тс= 0.92. С учётом этого годовой расход теплоты базовым источником теплоснабжения составляет:

Q_ТЭЦ^год=Q_ТЭЦ/_тс

Q_ТЭЦ^год= 4.931*10⁵/ 0.92 = 5.36*10⁵ГДж/год

пиковым источником:

Q_К^год=Q_К/_тс

Q_К^год = 7.19*10⁴/ 0.92 = 7.82*10⁴ГДж/год

Годовые расходы условного топлива на теплоснабжение района на ТЭЦ В_{т т}и в котельной В_{т к}равны:

В_{т т}=b_т^тQ_ТЭЦ^год

В_{т к}=b_к^тQ_К^год

Здесь b_т^тиb_к^т- соответственно расходы условного топлива на выработку теплоты на ТЭЦ и в пиковой котельной, кг/ГДж

b_т^т= 42 кг/ГДж

b_к^т= 48 кг/ГДж

С учётом этого

В_{т т}= 42*5.36*10⁵= 22512 т/год

В_{т к}= 48*7.82*10⁴=3754 т/год

2. Расчёт графиков температур и расходов воды в тепловой сети.

Расчёт проводится для закрытой системы теплоснабжения с присоединением установок ГВС и отопления по параллельной схеме.

Принципиальная схема присоединения абонентских установок к водяной тепловой сети.

Расчёт графиков проведём с использованием программы TIP1 с последующей обработкой результатов в средеMathcad.

Исходные данные для расчёта жилых зданий:

• расчётная нагрузка отопления Q`₀ = 134640 кВт

• средненедельная нагрузка горячего водоснабжения Q^ср.н_г= 15491 кВт

• расчётная температура воды в подающей линии `₀₁= 150^оС

• расчётная температура воды в обратной линии `₀₂= 70^оС

• расчётная температура воздуха в помещении t_в.р= +18^оС

• температура горячей и холодной воды в ГВС t_г= 60^оСt_х= 5^оС

• расчётная температура наружного воздуха t_н.о.= -29^оС

• расчётная температура воды в местной отопительной установке `₀₃= 95^оС

• температура воды после ГВС на срезке температурного графика ```_г2= 40^оС

В результате расчёта были получены следующие значения:

Таблица3

Температура наружного воздуха tн, оС	Температура воды в подающей линии `01,оС	Температура воды в обратной линии t2,оС	Температура воды после ГВС ```г2,оС	Температура воды после отоп. уст. `02,оС	Расход воды в подающей линии G1, кг/с	Расход воды на отопление Gо, кг/с	Расход воды на ГВС Gг, кг/с
- 29	150.0	66.7	20.4	70.0	430.50	401.96	28.54
- 27	144.9	65.1	21.5	68.3	431.94	401.96	29.99
- 25	139.8	63.4	22.7	66.6	433.54	401.96	31.58
- 23	134.7	61.8	23.8	64.9	435.32	401.96	33.36
- 21	129.6	60.1	24.9	63.2	437.30	401.96	35.34
- 19	124.4	58.4	25.9	61.4	439.53	401.96	37.58
- 17	119.2	56.7	27.0	59.6	442.06	401.96	40.10
- 15	114.0	54.9	27.9	57.8	444.94	401.96	42.98
- 13	108.8	53.2	28.9	56.0	448.26	401.96	46.30
- 11	103.5	51.4	29.7	54.1	452.12	401.96	50.16
- 9	98.2	49.6	30.5	52.2	456.66	401.96	54.70
- 7	92.8	47.8	31.3	50.3	462.08	401.96	60.12
- 5	87.4	46.0	32.0	48.3	468.65	401.96	66.69
-3	82.0	44.5	35.3	46.3	481.12	401.96	79.16
-1	76.5	43.1	38.5	44.2	499.20	401.96	97.24
1	71.0	41.6	40.0	42.1	521.28	401.96	119.32
3	70.0	39.9	40.0	39.9	464.03	340.71	123.33
5	70.0	38.4	40.0	37.6	397.95	274.62	123.33
7	70.0	37.0	40.0	35.3	339.95	216.63	123.33
8	70.0	36.4	40.0	34.0	313.60	190.27	123.33

По полученным точкам построим графики.

График температур.

График расходов.

Исходные данные для расчёта общественных зданий (школ).

• расчётная нагрузка отопления Q`₀ = 4504 кВт

• средненедельная нагрузка ГВС Q^ср.н_г= 152.2 кВт

• расчётная нагрузка вентиляции Q`_в= 595.9 кВт

• расчётная температура воздуха в помещении t_в.р= +18^оС

• температура горячей воды в ГВС t_г= 60^оС

• температура холодной воды в ГВС t_х= 5^оС

• расчётная температура наружного воздуха для отопления t_н.о.= -29^оС

• расчётная температура наружного воздуха для вентиляции t_в= -20^оС

В результате расчётов были получены следующие значения:

Таблица4.

Температура наружного воздуха tн, оС	Температура воды в обратной линии , оС	Температура воды после отоп. уст. `02,оС	Температура воды после ГВС ```г2,оС	Температура воды после калорифера tв2,оС	Расход воды в подающей линии G1, кг/с	Расход воды на отопление Gо, кг/с	Расход воды на ГВС Gг, кг/с	Расход воды на калорифер Gв, кг/с
- 29	67.4	70.0	20.4	52.2	15.182	13.446	0.280	1.455
- 27	66.0	68.3	21.5	54.8	15.320	13.446	0.295	1.579
- 25	64.7	66.6	22.7	57.3	15.481	13.446	0.310	1.725
- 23	63.4	64.9	23.8	59.5	15.667	13.446	0.328	1.893
- 21	62.1	63.2	24.9	61.6	15.889	13.446	0.347	2.095
- 19	60.6	61.4	25.9	61.4	16.016	13.446	0.369	2.200
- 17	58.8	59.6	27.0	59.6	16.041	13.446	0.394	2.200
- 15	57.0	57.8	27.9	57.8	16.069	13.446	0.422	2.200
- 13	55.2	56.0	28.9	56.0	16.102	13.446	0.455	2.200
- 11	53.4	54.1	29.7	54.1	16.140	13.446	0.493	2.200
- 9	51.5	52.2	30.5	52.2	16.184	13.446	0.537	2.200
- 7	49.6	50.3	31.3	50.3	16.237	13.446	0.591	2.200
- 5	47.6	48.3	32.0	48.3	16.302	13.446	0.655	2.200
-3	45.8	46.3	35.3	46.3	16.424	13.446	0.778	2.200
-1	43.9	44.2	38.5	44.2	16.602	13.446	0.955	2.200
1	41.9	42.1	40.0	42.1	16.819	13.446	1.172	2.200
3	39.9	39.9	40.0	40.0	14.484	11.397	1.212	1.875
5	37.8	37.6	40.0	37.0	11.872	9.187	1.212	1.474
7	35.6	35.3	40.0	33.3	9.580	7.247	1.212	1.122
8	34.5	34.0	40.0	31.0	8.537	6.365	1.212	0.961

По полученным точкам построим графики.

График температур.

График расходов.

3. Гидравлический расчёт водяной тепловой сети.

Площадь микрорайона

F_м =f_жм /f_у

Здесь f_ж=17 м²/чел - обеспеченность жилой площадью жителей микрорайона.

f_у= 5700 м²/га – плотность жилого фонда микрорайона.

м = 44000/4 = 11000 чел - население микрорайона.

F_м = 17*11000/5700 = 32.81 га = 328100 м²

Жилые здания:

Расход сетевой воды на отопление жилых зданий:

G`<sub>0</sub>=Q`₀/c(`<sub>01</sub>-`₀₂)

G`₀= 134640*10³/4190*(150 – 70) = 401.7 кг/с

Средненедельный расход воды на горячее водоснабжение:

G^ср.н_г=Q^ср.н_г/c(```<sub>01</sub>-```₀₂)

G^ср.н_г= 15491/4190*(70 – 39.9) = 122.8 кг/c

Здесь ```<sub>01</sub>= 70<sup>о</sup>С и```₀₂= 39.9^оС – взяты при температуре излома температурного графика.

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение:

G^м_г=Q^м_г/c(```<sub>01</sub>-```₀₂)

G^м_г= 34080/4190*(70 – 39.9) = 270.2 кг/c

Расчётный расход сетевой воды на отопление и ГВС жилых зданий:

G_Р^МР=G`₀+G^ср.н_г

G_Р^МР= 401.7 + 122.8 = 524.5 кг/с

Расход сетевой воды на ГТП (расчетная нагрузка ГТП) G_ГТП = 524.5/10 = 52.45 кг/с

В последнее ответвление пойдёт:

G_Р^МР= (G`₀+G^м_г)/10

G_Р^МР= (401.7 + 270.2)/10 = 67.19 кг/с

Общественные здания:

Расход сетевой воды на отопление общественных зданий:

G`<sub>0</sub>=Q`₀/c(`<sub>01</sub>-`₀₂)

G`₀= 12867.2*10³/4190*(150 – 70) = 38.4 кг/с

Средненедельный расход воды на горячее водоснабжение:

G^ср.н_г=Q^ср.н_г/c(```<sub>01</sub>-```₀₂)

G^ср.н_г= 621.6/4190*(70 – 39.9) = 4.9 кг/c

Расход сетевой воды на вентиляцию:

G`<sub>в</sub>=Q`_в/c(``<sub>01</sub>-``₀₂)

G`_в= 4442.8*10³/4190*(127-62.3) = 16.4 кг/с

Расчётный расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и ГВС зданий ОЦ:

G_Р^ОЦ=G`<sub>0</sub>+G`_в+G^м_г

G_Р^ОЦ= 38.4 + 16.4 + 4.9 = 59.7 кг/с

Суммарный расход сетевой воды от источника (без учёта потерь):

G_общ=G_Р^ОЦ+G_Р^МР = 59.7 + 524.5 = 584.2 кг/с

В соответствии с выбранной схемой теплоснабжения и трасс трубопроводов района составим таблицу с указанием расходов сетевой воды по участкам, длины участков, сопротивлений и сумм коэффициентов местных сопротивлений на каждом участке.

Таблица5.

Номер участка	Длина участка l,м	Расчётный расход теплоносителя на участке Gi, кг/с	Местные сопротивления i– того участка (СК – сальниковый компенсатор, З – задвижка)	Сумма коэффициентов местных сопротивлений i– того участка 
1	1980	G1=Gобщ = 584.2	20СК+3З	5.5
2	200	G2=Gобщ–GГТП=531.75	1СК+2З	1.2
3	200	G3=Gобщ–GГТП=479.3	1СК+2З	1.2
4	300	G4=Gобщ–GГТП=426.85	3СК+2З+поворот на 90 градусов	1.9
5	350	G5=Gобщ–GГТП=374.4	3СК+2З	1.6
6	150	G6=Gобщ–GГТП=321.95	1СК+2З	1.2
7	250	G7=Gобщ–GРОЦ=262.25	2СК+2З	1.4
8	250	G8=Gобщ–GГТП=209.8	2СК+2З+поворот на 90 градусов	1.7
9	300	G9=Gобщ–GГТП=157.35	3СК+2З	1.6
10	250	G10=Gобщ-GГТП=104.9	2СК+2З	1.4
11	300	G11=GмГТП = 67.19	4СК+2З+поворот на 90 градусов	2.1

При составлении таблицы использованы следующие положения:

1. Запорная арматура (задвижки) устанавливается на выводах из источника теплоснабжения, на ответвлениях и трубопроводах тепловых сетей D_у100 мм на расстоянии не более 1000 м друг от друга (секционирующие задвижки). Здесь везде, кроме первого участка задвижки установлены на входе и на выходе участка.

2. Сальниковые компенсаторы должны размещаться на трубопроводах D_у= 100 мм через 70 м, на трубопроводахD_у= 300 мм через 100 м, а на трубопроводахD_у= 1000 мм через 160м. Предварительный расчёт показал, что диаметры трубопроводов рассматриваемого района находятся в интервале 300 - 600 мм (кроме участка № 11). Исходя из этого принято, что сальниковые компенсаторы на участках с 1-го по 10-ый установлены через 100 м, а на участке №11 – через 70 м.

3. Коэффициенты местного сопротивления задвижек _задв= 0.5, сальниковых компенсаторов_ск= 0.2 приняты по [1] приложение 10. Из этого же приложения взяты коэффициенты местного сопротивления поворота на 90 градусов₉₀= 0.3 (поворотR= 4d, колена гладкие).

4. Размеры микрорайонов и ОЦ приняты равными 500656 м.

Гидравлический расчёт водяной тепловой сети проведём с использованием программы Gidraи последующей обработкой результатов в средеMathcad.

5. В качестве расчётной выбрана самая протяжённая магистраль: от источника до наиболее удалённого потребителя (ГТП)

Исходные данные для расчёта по программе Gidra, не содержатся в таблице 5. Кроме того, были введены следующие величины:

• длина главной магистралиL_м= 4530 м

• располагаемый напор у источника Н_ист= 100 м

• располагаемый напор у абонентов Н_аб= 20 м

Результаты расчёта сведём в таблицу:

Таблица 6

Номер участка	Диаметр участка d, м	Потеря напора pп=pо, м	Удельное падение давления Rл, Па/м	Доля местных потерь	Напор в конце участка, м
1	0.612	13.9	61.30	0.091	72.3
2	0.514	3.1	126.96	0.159	66.1
3	0.514	2.5	103.15	0.159	61.1
4	0.514	3.0	81.81	0.167	55.1
5	0.466	4.3	105.31	0.107	46.5
6	0.466	1.5	77.87	0.187	43.6
7	0.414	2.8	96.16	0.113	38.0
8	0.408	2.0	66.44	0.135	34.1
9	0.359	2.5	73.16	0.090	29.1
10	0.309	2.0	71.46	0.078	25.1
11	0.259	2.5	74.06	0.079	20.0

Пьезометрический график водяной тепловой сети.

23