2. Газораспределительные сети микрорайона

Система газораспределения микрорайона обеспечивает газом потребителей низкого давления. Газ низкого давления после редуцирования на ГРП используется всеми видами потребителей для хозяйственно-бытовых целей и отопления.

Проектирование системы газоснабжения микрорайона выполняется в соответствии с нормативной справочной литературой [2-6].

2.1 Определение характеристик газоснабжаемого микрорайона города.

Численность населения определяется отдельно для каждого квартала, входящего в данный микрорайон по формуле:

n

N_i =∑ α_i · F_i (1)

i =1

где N_i - численность населения в i-ом квартале микрорайона, чел;

α_i- плотность населения в i-ом квартале, чел/га;

F_i - площадь i-го квартала, га;

n - количество кварталов в микрорайоне.

Плотность населения в каждом квартале равна α_кв и определяется из задания, а норма жилой площади в данном микрорайоне - 12 м² на чело­века. Площадь каждого квартала определяется из генплана.

Определяем численность жителей и жилую площадь в каждом квартале и микрорайоне:

F_жил^кк = N_KB·12 [м²] (2)

Общее число жителей и жилая площадь в микрорайоне составляет:

N_общ=∑N_i [чел] (3)

F_общ =∑ F_i [м²] (4)

Считаем, что в микрорайоне имеются все коммунально-быто­вые потребители.

2.1.1 Фабрика - прачечная:

Принимаем, что 50% жителей микрорайона пользуются прачечной, т.е.

n = N_общ · 0,5 [чел] (5)

Количество белья, стираемого в год, будет: прачечной, т.е.

W_год ^белья = 100 · n [т/год] (6)

2.1.2. Бани:

Принимаем, что 70% жителей микрорайона пользуются банями. Тогда число помывок в год:

W_год ^{помывок} = N_общ · 0,7 · 52 (7)

2.1.3. Больницы, родильные дома:

Число мест в больнице и родильном доме микрорайона составляет:

N_мест = N_общ /1000 · 12 [мест] (8)

2.1.4. Столовые, рестораны, кафе:

Принимаем, что 30% жителей микрорайона пользуются столовой, ресторанами, кафе:

Число обедов в год:

N_обедов = N_общ ·0,3 · 365 (9)

Число завтраков в год:

N_{завтраков} = N_общ ·0,3 · 365 (10)

Число ужинов в год:

N_ужинов = N_общ ·0,3 · 365 (11)

2.1.5. Хлебопекарные предприятия:

Норму выпечки, принимаем 0,8 т/сут на 1000 жителей, тогда в год

будет выпечено:

W_год ^{выпечки} = (N_общ · 0,8· 365)/1000 [т/год] (12)

Результаты расчёта по всем кварталам микрорайона заносятся в таблицы 2.1, 2.2 приложения 2 [13].

2.2 Определение расходов газа.

При проектировании систем газоснабжения микрорайона необходимо определить расчетные часовые расходы газа на всех участках систем газоснабжения.

Расчетные часовые расходы газа можно определить несколькими способами: по годовым нормам расхода газа потребителями, по номинальным расходам газа газовыми приборами, по тепловой производительности газоиспользующих установок, по укрупнённым показателям.

Расход газа на отопление и вентиляцию зданий определяют по укрупнённым показателям по жилой площади, имеющейся в микрорайоне.

Охват газоснабжением составляет 100%. Процентное соотношение потребителей газа (X₁ - централизованное горячее водоснабжение и газовые плиты; X₂ - газовые водонагреватели и газовые плиты; X₃ - газовые плиты) принимается по номеру варианта из задания.

В течение года газ потребляется неравномерно. Наибольшая неравномерность потребления отмечается в жилых домах, где газ расходуется главным образом для приготовления пищи и горячей воды, а иногда и для отопления. Расход газа зависит от времени года, дня недели, времени суток. Газовые сети рассчитывают так, чтобы обеспечить пропуск максимального часового расхода газа.

За максимальный расход газа принимается средний расход газа за час максимального потребления. Для бытовых и коммунально-бытовых потребителей этот расход определяется по формуле:

V_{час. max} = К_max · V_год (13)

где V_{час. max} - максимальный расход газа,м³ /час при 0˚С и давлении газа 0,1 МПа;

К_max - коэффициент часового максимума, принимается из табл.2.4, 2.5 приложения 2 [13];

V_год- годовой расход газа, м³/год.

Годовые расходы газа для жилых домов, предприятий бытового обслуживания населения, общественного питания, предприятий по производству хлеба и кондитерских изделий, а также учреждений здравоохранении определяются по нормам расхода теплоты, приведенные в табл.2.3 [13].

Кроме, перечисленных в таблице «Нормы расхода теплоты на хозяйственные и комунально-бытовые нужды» потребителей газа, в любом населенном пункте есть еще целый ряд мелких предприятий, учесть которые практически затруднительно. В связи с этим при расчете годовых расходов газа, расходы газа на нужды предприятий бытового обслуживания населения (ателье, мастерские, парикмахерские, магазины и т.п.) следует принимать в размере до 5% от суммарного расхода теплоты на жилые дома.

Годовой расход газа определяется по формуле:

V_год = Q_i · m / Q^н_р [м³/год] (14)

где V_год - годовой расход газа, м³/год;

Q_i - годовая норма расхода теплоты на бытовое и коммунально-бытовое потребление, МДж/год;

m - количество расчетных единиц потребления газа;

Q^н_р - низшая теплота сгорания природного газа.

2.2.1. Хозяйственно-бытовые нужды:

приготовление пищи и горячей воды [кДж/год]:

Q^быт_год = N_общ · (X₁ · 2800 + X₂ · 8000 + X₃ · 4600) 10 ³ (15)

годовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды составит:

V^быт_год = Q^быт_год / Q^н_р [м³/год] (16)

расчетный часовой расход газа на хозяйственно-бытовые нужды по микрорайону будет равен:

V^быт_час = V^быт_год· К_м [м³/час] (17)

где К_м - коэффициент часового максимума, подбираем по таблице 2.4 прило­жения 2 [13].

Расчетные часовые расходы газа на хозяйственно-бытовые нужды каждого квартала определяются пропорционально численности жителей в данном квартале:

V^{быт. I кв} _час = N_I· V^быт_час/ N_общ (18)

2.2.2. Коммунально-бытовые нужды (КПД газовых приборов можно принять 60,0%):

фабрика прачечная механизированная [м³/год]:

V^мех.пр._год = W_год ^белья · Q^норм /( Q^н_р·КПД) (19)

V^мех.пр._час= К_м ·V^мех.пр._год [м³/час] (20)

где Q^норм - нормы расхода теплоты, принимаем по табл. 2.1 приложения 2 [13];

К_м- принимаем по табл.2.5 приложения2 [13]

бани[м³/год]:

V^бани._год = W_год ^{помывок} · Q^норм /( Q^н_р·КПД) (21)

V^мех.пр._час= К_м · V^бани._год [м³/час] (22)

предприятия общественного питания [м³/год]:

V^{об пит.}_год = N_обедов· Q^норм /( Q^н_р·КПД) (23)

V^{об пит.}_час = К_м · V^{об пит.}_год [м³/час] (24)

предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий[м³/год]:

V^хлеб_год = W_год ^{выпечки}· Q^норм /( Q^н_р·КПД) (25)

V^хлеб_час = К_м · V^хлеб_год [м³/час] (26)

предприятия здравоохранения [м³/год]:

V^мед_год = N_мест · Q^норм /( Q^н_р·КПД) (27)

V^мед_час = К_м · V^мед_год [м³/час] (28)

Получаем суммарный расчетный часовой расход газа на коммунально-бытовое потребление по микрорайону:

V^{ком быт}_час = ∑V_час (29)

Расчетные часовые расходы газа на коммунально-бытовые нужды каждого квартала определяются пропорционально численности жителей, проживающих в данном квартале [м³/час]:

V^{ком быт i-го кв}_час = V^{ком быт}_час · (N_i/N_общ) (30)

С учетом расходов газа на нужды предприятий торговли, предприятий бытового обслуживания непроизводственного характера и т.п., т.е. с увеличением расходов до 5% от суммарного расхода теплоты на жилые дома, получим [м³/час]:

V ^{i-го кв}_час = 1,05· V^{быт i-го кв}_час + V^{ком быт i-го кв}_час (31)

Суммарный расчетный часовой расход газа на бытовое и коммунально-бытовое потребление на данный микрорайон будет равно:

V^м.р._час =∑V ^{i-го кв}_час [м³/час] (32)

2.2.3. Определение часовых расходов газа на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение микрорайона:

Часовые расходы теплоты на жилые районы городов и населённых пунктов определяются по укрупнённым показателям. Максимальный часовой расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий при t_H.p.o. определяется из выражения:

Q₀ = Q_о^жил + Q_o^общ [кДж/ч] (33)

где Q₀- часовой расход теплоты,

Q_о^жил , Q_o^общ - соответственно расходы теплоты на отопление жилых и общественных зданий.

Для жилых зданий расход теплоты на отопление, определяется по формуле:

Q_о^жил = 3,6 · q₀ · F_жил [кДж/ч] (34)

где q₀ -укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопле­ние жилых зданий на 1 м площади, Вт, выбирается в соответствии с t_н.р.о из таблиц № 2.6 приложения 2[13].

F_жил -жилая площадь, м²

Расход теплоты на отопление общественных зданий рассчитывается по формуле:

Q_o^общ =Q_о^жил · К₁ [кДж/ч] (35)

где К₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25.

Максимальный часовой расход газа на отопление жилых и общественных зданий в микрорайоне определяется из выражения:

V^отопл._час = Q₀/(Q_р^н ·) [м³/час] (36)

где  - КПД котельных агрегатов, принимается равным 0,8 - 85.

Максимальный часовой расход на вентиляцию общественных зданий определяется по формуле:

Q_в^общ = Q_о^жил ·К₁ ·К₂ [кДж/ч] (37)

где К₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985г. - 0,4, а после 1985 г. - 0,6.

Максимальный часовой расход газа, м³/час, на вентиляцию:

V^вент._час = Q_в/(Q_р^н ·) [м³/час] (38)

Максимальный часовой расход теплоты, кДж/час, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий микрорайона определяется по формуле:

Q_гв = (22,4) · 3,6 · q_гв · N_общ · X₁ [кДж/ч] (39)

где q_гв – укрупненный показатель максимального теплового потока на горячее водоснабжение, Вт/чел, зависит от нормы потребления горячей воды и определяется по данным таблицы № 2.7.

Максимальный часовой расход газа на горячее водоснабжение микрорайона определяется по формуле:

V^гв._час = Q_гв/(Q_р^н ·) [м³/час] (40)

Значение η при определении расходов газа на вентиляцию и горячее водоснабжение принимается равным 0,8 - 0,85 ,т.к. источником теплоты является котельная.

Расчётный расход теплоты на отопление жилых зданий и общественных зданий микрорайона определяется по формуле:

Q_о^мр = Q_о^общ + Q_о^жил [кДж/ч] (41)

Q_о^мр = (1+ К₁) · 3,6 · q₀ · F_жил [кДж/ч] (42)

Результаты расчёта часовых расходов газа на все виды потребления по всем кварталам микрорайона заносятся в таблицу № 2.8 прил. 2.

2.3 Определение оптимального количества ГРП в микрорайоне.

При выборе количества ГРП необходимо учитывать застройку, максимумы и минимумы этажности и соответственно плотности насыщения газоиспользующими приборами территории.

Для снижения давления газа и поддержания его в заданных пределах независимо от расхода в системах газоснабжения должны предусматриваться:

газорегуляторные пункты (ГРП), сооруженные на территории городов и населённых пунктов, а также на территории промышленных предприятий;

газорегуляторные установки (ГРУ), которые монтируют в помещениях в которых установлены газопотребляющие агрегаты.

Число ГРП в системах газоснабжения определяется количеством потребителей и величиной газопотребления. При этом возникает необходимость определения оптимального количества пунктов питания сети низкого давления, т.е. выбора оптимального количества ГРП.

Оптимальный радиус ГРП определяется по формуле:

R_опт = 249· (ΔР_Н) ^0,081 / (μ^0,245 · (m·l) ^0,143) (43)

где ΔР_Н - нормируемый перепад давления в уличных газопроводах

низкого давления, ΔР_н=1200Па;

l - удельный часовой расход газа на одного человека, м³/час;

μ - коэффициент плотности сети низкого давления, представляющий собой отношение общей протяженности уличных газопроводов низкого давления, м, определяется из выражения:

μ = (75 + 0,3 · m) / 10000 (44)

где m - плотность населения, чел/га.

При известном значении R_опт оптимальную пропускную способность одного ГРП, м³/час, находим по формуле:

V^._опт = 2 · m · l · R_опт²/10000 [м³/час] (45)

где 2·R_опт² -площадь территории, снабжаемой газом от одного ГРП.

Оптимальное количество ГРП в населённом пункте определяется по формуле:

n_опт =10000 · F /(2 · R_опт²) (46)

где F -площадь газоснабжаемой территории, [га].

Ориентировочные значения величин: пропускная способность одного ГРП V_опт =1500 – 4000 [м³/час]; радиус действия R_опт = 0,5 – 1 [км].

2.4 Выбор газораспределительной системы микрорайона.

Для газоснабжения города рекомендуется принять двухступенчатую схему, поскольку используется газ среднего и низкого давления. Газораспределительные сети среднего давления транспортируют газ от газораспределительной станции (ГРС) до потребителей среднего давления и ГРП. В ГРП давление газа редуцируется до низкого и по распределительным сетям низкого давления газ направляется к потребителям низкого давления. При проектировании распределительной газовой сети низкого и среднего давления необходимо учитывать требования, предъявляемые к наружным газопроводам [2].

Размещение ГРП на генеральном плане микрорайона рекомендуется предусмотреть равномерное (в шахматном порядке) так, чтобы они располагались в центре зоны, которую обслуживают. Участок, соединяющий газораспределительные сети низкого давления с ГРП не должен превышать 100 м.

При выборе трассы распределительной газовой сети низкого давления рекомендуется закольцевать газопроводы главных направлений. Кольцевая схема целесообразна в районах многоэтажной застройки. Допускается также применение тупиковой схемы газораспределения. При кольцевой схеме размеры колец рекомендуется принимать в зависимости от плотности газовой нагрузки. Рекомендуется осуществлять двусторонний отбор газа с участков газораспределительной сети низкого давления. Целесообразно осуществлять прокладку газопроводов по малопроезжим и не насыщенным подземными коммуникациями улицам и проездам. Прокладка газопроводов параллельно более вытянутым сторонам кварталов позволяет сократить протяженность внутриквартальных газопроводов.

В микрорайоне рекомендуется подземная прокладка газопроводов. Глубина заложения зависит от свойств транспортируемого газа, свойств грунта, уровня грунтовых вод. Газовую арматуру рекомендуется предусматривать в надземном исполнении.

Вопросы ко второй части:

1) Определение количества ГРП и ШРП.

2) Цель определения оптимального радиуса для ГРП и ШРП.

3) Схема потоков газа внутри ГРП и ШРП.