Содержание

Введение

1.	Характеристика города..................................................................4
2.	Климатические данные..................................................................6
3.	Расчет жилой площади кварталов.................................................7
4.	Расчет тепловых потоков...............................................................7
5.	Расчет годового расхода тепла....................................................11
6.	Регулирования отпуска теплоты..................................................13
7.	Расход сетевой воды.....................................................................16
8.	Определение диаметров теплопроводов и падения давления.19
9.	Построение пьезометрического графика....................................21
10.	Подбор сетевых и подпиточных насосов....................................23

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

В настоящее время централизованное теплоснабжение развивается на базе ТЭЦ и производственных, районных или квартальных котельных.

С каждым годом к этому виду теплоснабжения предъявляются все более высокие требования. Система должна быть надежной, экономичной, индустриальной и гибкой в эксплуатации. Для повышения надежности тепловых сетей необходимы внедрение более совершенных схем, разработка нового оборудования и конструкций тепловых сетей, замена чугунной арматуры на современные виды запорной и регулирующей аппаратуры. Совершенствуются также способы прокладки тепловых сетей. Проходят проверку экспериментальные виды бесканальной прокладки – при теплоизоляции из асфальтоизола, гидрофобного мела и др. Применение для тепловых сетей неметаллических труб и более совершенных схем позволит увеличить удельный вес централизованного теплоснабжения в сельской местности.

Важную роль при выполнении требований надежности и экономичности играет качество проекта, что способствует экономному расходованию материальных и топливных ресурсов, обеспечению бесперебойности теплоснабжения.

Целью расчетной работы является разработка системы централизованного теплоснабжения жилых районов г. Усть-Каменогорск источником тепла, которого является городская котельная. В ходе работы необходимо произвести расчет расхода теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС для всех районов, гидравлический расчет для тепловых сетей.

Система теплоснабжения, для нужд отопления и вентиляции, открытая. Регулирование отпуска теплоты качественная по нагрузке отопления.

1. Исходные данные для расчета системы теплоснабжения

Вариант генерального плана – 9 (смотреть в приложении).

Вариант по приложениям – 5.

Характеристика города

Расчетная работа предусматривает разработку систем теплоснабжения жилого района, расположеного в городе Усть-каменогрск. В состав, которого входят 16 жилых кварталов. Населения города составляет 150000 человек. Обеспеченность жилой площадью составляет 11,5 м² на одного человека. Объемный коэффициент жилых зданий - 0,5 м³/м². Этажность застройки – 9. Плотность населения составляет 550 человек на один гектар площади.

1.1Содержание расчетной работы

Необходимо разработать в сокращенном объеме водяную систему централизованного теплоснабжения жилищно-коммунальной застройки города. В расчетной работе решаются следующие основные вопросы:

1. определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и суммарного потребления тепла;

2. расчет и построение графиков расходов теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха и по продолжительности отопительного периода;

3. расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и суммарного потребления тепла;

4. трассировка тепловых сетей на генеральном плане города;

5. выбор элементов конструкции тепловых сетей, не заданных в исходных данных;

6. выполнение расчетной схемы для гидравлического расчета тепловой сети;

7. построение пьезометрического графика тепловых сетей;

8. подбор основного сетевого оборудования источника теплоты.

2. Состав и объем расчетной работы

Расчетная работа состоит из расчетно-пояснительной записки чертежей. Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

1) климатические характеристики города

2) описание системы теплоснабжения

3) расчет тепловых потоков;

4) регулирование отпуска теплоты;

5) конструкции прокладки тепловой сети;

6) гидравлический расчет тепловой сети;

7) сетевое оборудование источника теплоты;

8) заключение

В расчетно-пояснительной записке приводятся следующие графики и схемы:

— график расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха и по продолжительности;

— принципиальная схема подключения потребителей теплоты к тепловой сети;

— графики регулирования тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и суммарной;

— расчетная схема к гидравлическому расчету тепловой сети;

— пьезометрический график тепловой сети;

Расчетно-пояснительная записка должна быть оформлена в соответствие с требованиями ГОСТ. В расчетно-пояснительной записке приводятся все расчеты и формулы с объяснением входящих в них величин. Данные и формулы, приведенные из учебной, справочной и нормативной литературы или из конспекта лекций, должны иметь ссылки на источник. Список использованной литературы прилагается в конце записки. Расчеты сопровождаются необходимыми пояснениями, а результаты расчетов — сравнительными оценками. У всех размерных величин указываются единицы измерения.

Все таблицы в расчетно-пояснительной записке должны иметь порядковые номера и названия.

Схемы и графики, включенные в записку, вычерчиваются черным карандашом, разрешается их выполнение также цветными карандашами или шариковой ручкой. Все схемы и графики должны иметь порядковые номера и названия. Нумерация их ведется отдельно от таблиц.

Расчетно-пояснительная записка должна иметь содержание с перечнем ее разделов. Страницы записки нумеруются. На обложке или титульном листе указываются: полные наименования университета и кафедры, название дисциплины и курсового проекта, фамилия и инициалы преподавателя и студента, шифр группы.

1.3 Климатические данные

Параметры наружного воздуха для проектирования систем теплоснабжения приняты в соответствии со СНиП 23-01-99 строительные климатологии. [1]

1. Населённый пункт: г. Усть-Каменогорск.

2. Температура воздуха наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,98: -46⁰С.

3. Температура воздуха наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,92: -44⁰С.

4. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,98: -42⁰С.

5. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92: -39⁰С.

6. Температура воздуха, обеспеченнсотью 0,94: ⁰С.

7. Абсолютная минимальная температура воздуха: -49⁰С.

8. Среняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца: 11,3⁰С.

9. Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха. ⁰С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 0⁰С:

продолжительность 154 сут;

средняя температура -11,8 ⁰С.

10. Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха. ⁰С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8⁰С:

продолжительность 204 сут;

средняя температура -7,8 ⁰С.

11. Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха. ⁰С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 10⁰С:

продолжительность 216 сут;

средняя температура -6,8 ⁰С.

12. Средняя месечная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца: 75%.

13. Средняя месечная относительная влажность воздуха в 15ч наиболее холодного месяца: -%.

14. Количество осадков за ноябрь – март: 166.

15. Предпологающее направление ветра за декабрь – февраль: ЮВ.

16. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь: 5м/с

17. Средняя скорость ветра за период со средней суточной температурой воздуха ≤ 8⁰С: 2,4м/с.

1. Расчет жилой площади кварталов

(3.1)

где A – жилая площадь, м²;

m – количество жителей, человек;

f – обеспеченность жилой площадью одного человека, м²/чел.

(3.2)

где m – количество жителей, человек;

ρ - плотность населения, чел/га;

F - площадь квартала, м².

2.Расчет тепловых потоков

Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле [2]:

(4.1)

где - максимальный тепловой поток на отопление при t₀, Вт;

– укрепненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаемый по таблице 1 равен 95 Вт;[2]

A – жилая площадь, м²;

– коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25.[2]

Максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий:

Q_в^max = К₁× К₂×q_o×А (2)

Где: К₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, К₂ = 0,6.

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в отопительный период:

(3)

Где: m – число человек; определяется как

а – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55⁰С на одного человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением, принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии со СНиП 2.04.01-85. В курсовом проекте допускается принять 100 л/сут на одного человека.

b – норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях, при температуре 55⁰С, b = 25 л/сут на человека;

t_c – температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5⁰С ).

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется по формуле:

(4)

Средний тепловой поток на отопление, Вт, следует определять по формуле:

(5)

Где: t_{в –} средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий t_в = 18 ⁰С, для производственных t_в = 16 ⁰С;

t_ср.от – средняя температура наружного воздуха за период со – среднесуточной температурой воздуха -7,8 ⁰С и менее (отопительный период), ⁰C;

t_o – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимается по заданию,⁰C.

Средний тепловой поток на вентиляцию, Вт:

(6)

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение в неотопительный период, Вт:

(7)

Где - температура холодной воды в неотопительный период (при отсутствии данных ;

t_c - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5С);

 - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду;

 = 0,8 – для жилищно-коммунального сектора;

 = 1,0 – для предприятий;

 = 1,5 – для курортных и южных городов.

Расчет теплопотребления сводим в таблицу 3.

№ квартала	По отоплению Qᶜᵖот,МВт		По вентиляции Qᶜᵖв,МВт		По ГВС Qᶜᵖᴴгр,МВт
	tᶜᵖот=8	tᶜᵖот= -39	tᶜᵖот=8	tᶜᵖот= -18
1	2,41	13,75	0,288	3,81		0,447
2	1,61	9,2	0,193	2,55		0,29
3	1,18	6,75	0,141	1,875		0,220
4	2,97	17	0,358	4,72		0,556
5	3,44	19,7	0,413	5,47		0,641
6	3,44	19,7	0,413	5,47		0,641
7	2,464	14,08	0,294	3,91		0,458
8	1,77	10,13	0,211	2,81		0,33
9	1,181	6,75	0,14	1,875		0,512
10	1,181	6,75	0,14	1,875		0,512
11	2,55	14,6	0,3	4,05		0,476
12	7,35	42	0,88	11,34		0,102
13	7,35	42	0,88	11,34		0,102
14	7,35	42	0,88	11,34		0,102
15	8,4	48	1,008	12,96		0,156
16	3,15	18	0,378	4,86		0,586
	∑=57,79	∑=330,41	∑=6,917	∑=90,25		∑=6,131

Таблица 1 – Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1м² общей площади, qo, Вт.

Этажность жилой постройки	Характеристика зданий	Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления t0, °С
		-5	-10	-15	- 20	-25	-30	-35	- 40	- 45	-50	-55
1 - 2	По новым типовым проектам	145	152	159	166	173	177	180	187	194	200	208
3 - 4		74	80	86	91	97	101	103	109	116	123	130
5 и более		65	67	70	73	81	87	87	95	100	102	108

Результаты расчетов тепловых потоков сводятся в таблицу 2.

Таблица 2- Расчет теплопотребления по кварталам.

№ квартала	Площадь квартала Fкв,га	Плотность населения,P, чел/га	Количество жителей m	Общая площадь А,м²	Тепловой поток,МВт
					Q⁰max	Qᵥmax	Qᴴᵐ	Q∑
1	18,3	550	10065	115747,5	13,75	1,649	2,088	17,48
2	12,25		6737,5	77481,2	9,2	1,104	0,58	10,88
3	9		4950	56925	6,75	0,81	0,429	7,98
4	22,75		12512,5	143893,7	17	2,05	1,08	20,13
5	26,25		14437,5	166031,2	19,7	2,36	1,25	23,31
6	26,25		14437,5	166031,2	19,7	2,36	1,25	23,31
7	18,75		10312,5	118593,7	14,08	1,68	0,89	16,65
8	13,5		7425	85387,5	10,13	1,21	0,644	11,98
9	9		4950	56925	6,75	0,81	0,429	7,98
10	9		4950	56925	6,75	0,81	0,429	7,98
11	19,5		10725	123337,5	14,6	1,75	0,93	17,28
12	56		30800	354200	42	5,047	2,67	49,71
13	56		30800	354200	42	5,047	2,67	49,71
14	56		30800	354200	42	5,047	2,67	49,71
15	64		35200	404800	48	5,76	3,05	56,81
16	24		13200	404800	18	2,16	1,14	21,3
					∑=330,41	∑=39,65	∑=22,19	∑=392,2

2. Расчет годового расхода тепла

Годовые расходы теплоты предприятиями определяются исходя из числа дней работы предприятия в году.количества смен работы в сутки с учетом режима теплопотребления предприятия. Для действующих предприятий годовые расходы теплоты допускается определять по эксплуатационным данным или по ведомственным нормам

а) Годовой расход тепла на отопление жилых районов населенных пунктов, Вт, следует определять по формуле:

= (8)

где – число часов в отопительный период при температуре +8

- средняя температура наружного воздуха, принимается +18⁰С;

, ,…, - произвоизвольные температуры наружного воздуха в промежутке от +8 до температуры холодной пятидневки

, ,…, - Число часов в отопительный период при соответствующих температурах наружного для проектирования отопления

(9)

Температуры и число часов в отопительный период для проектирования отопления принимаются из [2]

б) Годовой расход тепла на вентиляцию жилых районов населенных пунктов, Вт, следует определять по формуле:

(10)

где

– число часов в отопительный период с температурами наружного воздуха ниже расчетной для проектирования вентиляции

3. 

4. 

в) Годовой расход тепла на ГВС жилых районов населенных пунктов, Вт, следует определять по формуле:

(11)

где - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается )

- температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный период (при отсутствии данных принимается )

2.3 Построение графика продолжительности тепловой нагрузки

График по продолжительности тепловой нагрузки (см. рис. 1) строится на основании суммарного часового графика . Для этого из точек на оси температур (+10, 0, t_iи т.д.) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика теплоты. Далее из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси продолжительности, соответствующих данным температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период, для чего проведем прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой равной МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8400 часов.

Рис. 1-Графики теплового потребления

3 Регулирование отпуска теплоты

Максимальная расчетная температура сетевой воды на выходе из источника теплоты, в тепловых сетях и приемниках теплоты устанавливается на основании технико-экономических расчетов.

Минимальная температура сетевой воды на выходе из источника теплоты и в тепловых сетях при наличии в закрытых системах теплоснабжения нагрузки горячего водоснабжения должна обеспечивать возможность подогрева воды, поступающей на горячее водоснабжение до нормируемого уровня.

При расчете графиков температур сетевой воды в системах централизованного теплоснабжения температура наружного воздуха начала и конца отопительного периода t_нк согласно [2] принимается при среднесуточной температуре наружного воздуха:

+8 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 18 °С;

+10 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 20 °С.

Усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых производственных зданий принимается 16 °С.

При отсутствии у приемников теплоты в системах отопления и вентиляции автоматических индивидуальных устройств регулирования температуры внутри помещений, может применяться в водяных тепловых сетях следующее регулирование температуры теплоносителя:

1. Центральное качественное по нагрузке отопления, или по совместной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения - путем изменения на источнике теплоты температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха;

2. Центральное качественно-количественное по совместной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения - путем регулирования на источнике теплоты как температуры, так и расхода сетевой воды.

Центральное качественное регулирование по нагрузке отопления принимают в том случае, если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65 % от суммарной нагрузки района,

При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления, температуру сетевой воды в подающей τ_1о и обратной τ_2о магистралях, а так же после элеватора τ_3ов течении отопительного периода определяют по следующим выражениям:

(12)

(13)

(14)

где t_i- усредненная расчетная температура внутреннего воздуха,

t_н- температура наружного воздуха в рассматриваемый период, ⁰С

t_о-температура наружного воздухадля проектирования отопления.

t - расчетный температурный напор нагревательного прибора, ⁰С, определяемый по формуле

=(70+95)/2-18=64,5 (15)

где ₃ и ₂ расчетные температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети при температуре наружного воздуха для проектирования отопления;

 - расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети

= ₁ - ₂ =145-70=75 (16)

 - расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления

=95-70=25 (17)

Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха t_н (обычно t_нк; 10; t_ср.о; t_o), по формулам (12), (13), (14) определяют температуры _10; ₂₀; ₃₀ и строят отопительный график температур сетевой воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура сетевой воды в подающей магистрали ₁₀ не может быть ниже 70 ⁰С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанной температуры и становится отопительно-бытовым (см. рис. 2)

Таблица 3 - Расчет графика регулирования отпуска теплоты

tн	10	20	30
-10	44,98	31,83	36,21
tср.о.	80,5	41,54	57,86
to	102,123	54,76	70,54
tᴴₒ=-39	145	70	95

Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды t_н^', делит отопительный период на диапазоны с различными режимами регулирования:

• в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от t_нк до t_н^' осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение "перегрева" систем отопления и бесполезных потерь теплоты;

• в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от t_н^' до t_o осуществляется центральное качественное регулирование.

Рис.2 - Температурные графики регулирования сетевой воды для закрытой системы теплоснабжения ( -отопительно-бытовой; --- -повышенный)