Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кулоян, Л. Т. Тепло- и холодоснабжение в условиях теплого климата (на примере Армянской ССР)

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.49 Mб
Скачать

рез теплопередачу) для районов теплого климата окажется заметно выше, чем обычно указывается в литературе*.

В ряде случаев для районов теплого климата расчетные отопительные нагрузки, даже с учетом высоких значений ве­ личины х 0т в действительности оказываются заниженными, что можно объяснить доминирующим влиянием инфильтрации.

Расход тепла на вентиляцию также зависит от внешних климатических условий (наружной температуры) и в еще большей степени, чем отопительная нагрузка,— от характера зданий, масштабов вредных выделений и т. д. Как известно, для жилых зданий он невелик и обычно учитывается соответ­ ствующей корректировкой отопительной характеристики.

На режим теплопотребления, особенно с точки зрения выравнивания колебания температуры воздуха внутри поме­ щений (переменный температурный режим здания), сущест­

венное влияние оказывают как

а к к у м у л и р у ю щ и е

свой­

ства здания, так

и тепловых сетей. Учет этих свойств,

отра­

жающих и н е р

ц и о н н у ю

особенность тепловой энергии,

приводит к определенному снижению установленной мощности источников тепла и увеличению числа часов их использования.

Такой учет особенно важен для теплофикационных сис­ тем как с точки зрения повышения м а н е в р е н н о с т и ТЭЦ

(например, в часы электрических пиков), так и обеспечения надежности теплоэнергоснабжения в целом. Аккумулирую­

щие свойства зданий обычно

характеризуются

к о э ф ф и ­

ц и е н т о м а к к у м у л я ц и и

Р ч, определяемым

как отно­

шение теплоемкости соответствующих ограждений

к удвоен­

ным часовым теплопотерям зданий или помещений [Л. 7]. На величину Р решающее влияние оказывают плотность и

теплопроводность строительных материалов. Так, например, здания из артикского туфа, являющегося одним из наиболее важных строительных материалов Армянской ССР, обладают аккумулирующей способностью в среднем на 20—25% боль­ ше (порядка 70—150 ч), чем здания из кирпича при одина­ ковых толщинах кладки.

Таким образом, здания, построенные в Армянской ССР из местных строительных материалов, более термоинерционны, т. е. менее чувствительны к колебаниям теплопоступления, чем аналогичные по этажности здания в центральных районах страны. Однако для строительства высотных зданий как по

условиям прочности, так и сейсмостойкости использование этих материалов и в том числе туфов ограничивается в основном облицовочными функциями. В этих зданиях основную роль в аккумулировании тепла играют уже несущие и ограждающие конструкции из стали, бетона, стекла и т. д.

* Часто влияние инфильтрации учитывается соответствующим увели­ чением отопительной характеристики.

12

Таким образом, с переходом на в ы с о т н о е с т р о и ­ т е л ь с т в о (свыше 5—6 этажей) влияние местных строитель­ ных материалов на аккумулирующие свойства здания (как и на отопительную характеристику) резко уменьшилось. Легкие многоэтажные здания обладают значительно более низкими аккумулирующими свойствами.

Как показали натурные исследования, выполненные и Москве [Л. 8], значения Р, найденные расчетным путем [Л. 7] для типовых высотных зданий облегченной застройки, не сов­ падают с их действительными (экспериментальными) вели­

чинами.

Экспериментальные коэффициенты 1% оказались в преде­ лах (20—22) ~ (45—50) ч в зависимости от типа зданий, этажности, расположения помещения и т. д.

Их следует рассматривать как минимально возможные, так как наблюдения проводились в незаселенных еще поме­ щениях. Такие же наблюдения для южных городов еще не проводились. Предварительные сравнительные расчеты показы­ вают, что для зданий Армянской ССР из сборного или моно­ литного железобетона с легкими местными заполнителями ве­ личину Рэ в среднем можно принять на 5—10% выше анало­ гичных показателей блочных домов, построенных в г. Москве (минимальное значения порядка 20—25 часов).

Уточнение значения коэффициента аккумуляции дает воз­ можность правильно определить температуру воздуха внутри отапливаемых помещений в зависимости от продолжительно­ сти н е с т а ц и о н а р н о г о режима (которая для указанных зданий значительно меньше, чем для массивных).

Для расчета переменного температурного режима зданий важное значение имеет также определение других его характе­ ристик, например, значения продолжительности запаздывания

изменения температуры при нагреве и охлаждении

и т. д.

[Л. 8].

 

Существенное влияние оказывает также система

отопле­

ния, особенно водяная, отличающаяся значительной теплоем­ костью [Л. 8].

Если пренебречь зависимостью температуры водопровод­ ной воды от внешних климатических условий, то окажется, что, по СНиП-у, последние не влияют на нагрузки горячего водоснабжения. Литературные данные о величинах этих на­ грузок весьма разноречивы и отличаются в 2—5 раз. Практи­ ка показывает, что в южных городах летняя нагрузка горяче­ го водоснабжения (при неизменном охвате населения) по сравнению с зимней заметно не сокращается (по СНиП-v та­ кое снижение принимается в пределах 30%).

В действительности в жарких районах из-за духоты, ин­ тенсивного потовыделения, сухого климата, загрязнения воз­

13

духа (промышленные города) и массового ношения светлом одежды потребление тепла на горячее водоснабжение оказы­ вается значительным.

Так, по утверждению Е. А. Родимкина и Э. И. Монокровича [Л. 9] эти нагрузки для районов Средней Азии должны оказаться выше, чем для II климатического района. Все эти вопросы требуют практической проверки и уточнения, что

можно сделать только после накопления определенного опыта централизованного горячего водоснабжения в южных районах. Методика определения удельных расходов тепла на горячее водоснабжение с учетом способов его осуществления, охвата населения этими способами, доли общественных и культурных учреждений и т. д. приведена в § 1—3.

Расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водо^

снабжение (смешанная отопительно-бытовая

нагрузка) сос­

тавляют в сумме н и з к о т е м п е р а т у р н о е

т е п л о п о т -

р е б л е н и е ' для жилищно-коммунальных нужд. Часто рас­ четную нагрузку горячего водоснабжения QpB выражают в до­

лях от расчетной отопительной нагрузки.

 

г

Q?B

 

( i - 6 )

 

QST

 

 

 

 

 

В расчетах теплопотребления принято также использовать

величину

 

 

 

 

Qot +

Q™

,

(1 - 7 )

К гв — : ’

7" 7

" * ' Г.

В этих выражениях QrpB определяется как среднечасовая

нагрузка горячего водоснабжения при наличии в системе ак­ кумуляторов горячей воды и как максимальная часовая при отсутствии таковых.

Потребление тепла на эти нужды в промышленности, с точки зрения влияния внешних природных условий, почти ни­ чем не отличается от теплопотребления в жилищно-коммуналь­ ном секторе. Влияние этих условий на технологическое теплопотребление сказывается слабее. Однако, как показали пос­ ледние исследования, выполненные в центральных проектных институтах (ТЭП, Промэнергопроект и пр.), пренебречь влия­ нием природных, в том числе и климатических условий на тех­

нологическое теплопотребление, как это делалось до сих пор, нельзя. Оно может оказаться ощутимым, особенно при откры­ той или полуоткрытой компановке технологического оборудо­ вания, что более часто имеет место в южных районах. На про­ мышленное теплопотребление вообще значительное влияние оказывает сменность, т. е. режим работы самих предприятий.

Серьезное изменение этого режима (например, в связи с переходом на пятидневную рабочую неделю) в значительной степени отразится на режиме работы энергетического обору­ дования, как и на графиках тепловых нагрузок вообще.

Целесообразность централизации теплоснабжения зави­ сит не только от абсолютных величин расчетных тепловых на­ грузок, но и от теплоплотности рассматриваемого города или района, выражаемой через величину

 

q =

Qp£

(1—8)

 

—Р— = т'цухГкал1ч-га

где Qp^

суммарная расчетная тепловая нагрузка данного

 

района

по низкотемпературным

процессам (без

промышленности);

F — площадь города или его района в га;

пТ — число людей, проживающих на 1 га площади; qj-д— суммарный удельный расход тепла на одного че­

ловека, Гкал/чел. ч.

Таким образом, если величины нормируемой удельной плотности заселения гп' и удельного теплопотребления qyfl известны, то расчет теплоплотности не представляет . трудно­ сти. Однако эти нормативные величины зависят от климатиче­ ских и строительно-планировочных факторов, в том числе ог нормы жилой обеспеченности, этажности здания, высоты эта­ жей и т. д. Строительство многоэтажных многоквартальных зданий, крупных общественных, культурных и лечебных уч­ реждений значительно увеличивает плотность теплопотребле­ ния. По сравнению с центральными и северными районами в южных районах доля малоэтажных зданий будет еще значи­

тельней, особенно в непромышленных городах с развитым пло­ доовощным хозяйством.

Определенный интерес представляет также использова­ ние укрупненных измерителей для определения аналитическим путем величины теплоплотности при заданной структуре (по этажности) и характеристике гражданских зданий данного района. Следует отметить, что такие попытки делаются уже

давно. Однако известные нам зависимости для определения теплоплотности не обладают достаточной общностью и могут быть использованы только при однородной этажности заст­ ройки или для данного конкретного района страны. Так, в ра­ боте [Л. 9] уравнение для q получено путем анализа типовых проектов жилых и общественных зданий, внедренных в мас­ совое строительство Средней Азии.

Для перспективных расчетов часто удобнее исходить из численности населения, m человек и нормы обеспеченности жилой площадью Н м2/чел. или соответствующего ей удельного

объема V

м3/чел.

(по внешнему обмеру).

 

 

 

 

 

z0,

Обозначим также:

 

живущих

в

одно-,

2Д,

zT

• - •

Zj

• • •

zH— число жителей,

 

 

 

 

 

 

 

двух-, трех- - • •

i и

• • •

п-

этажных

 

 

 

 

 

 

 

зданиях;

 

 

 

 

 

 

Го,

гд,

гт

- • •

г;

• •

г„ — доля населения

района,

живущего в

 

 

 

 

 

 

 

в одно-, двух-, трех- - • - i- • - и п-этаж-

 

 

 

 

 

 

 

ных зданиях ( т. е.

г0

 

>

г, =

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

гд

г.

и т.

д.

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

)•

 

' Для жилых районов учитывая ориентировочный характер таких расчетов, можно допустить, что:

— этажность жилых зданий, охватываемых централизо­ ванным теплоснабжением, не менее двух;

— здания данной этажности имеют примерно одинаковый объем (по внешнему обмеру), и высота этажей всех зданий одинакова. В этом случае теплоплотность по отопительной на­ грузке для района застройки площадью F можно представить в таком виде

(mrav'x;;T -f-mrTv'x*TН-------hmrnv'x"T

Atj,, ( 1 - 9 )

О

где х£г , хТот- • -х”т — отопительные характеристики двух,—

 

трех.... и n-этажных здании;

F — число зданий рассматриваемого района;

 

f

— их средняя площадь в плане, м2\

 

Й

— коэффициент застройки района

~'fc ^

 

При значительной разности в объемах равноэтажных зда­ ний следует найти их усредненные значения. Величину mv', т. е. объем всех зданий района можно представить в таком виде:

mv' = x'/cfch,

где /с — средняя этажность зданий, ее можно найти из

15

/=11

 

 

 

 

lc

~

1=2

l g r

 

 

 

( 1- 10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где g2,

g3,- • -gn—доля двух-, трех-, - • •

и п—этажных зданий

 

 

 

в данном

районе,

a

h—высота

этажей. С

 

 

 

учетом последнего

выражения получим

 

 

 

Яот =

 

h » A tp ^ Z g/ | ^ x

' m,

 

(1 - П )

 

Если учесть также нагрузку горячего водоснабжения, то,

 

пользуясь выражением (1—7), получим

 

 

 

 

 

 

 

q0T.гв

= К г, Ь » л у с| г /Х' г ,

 

(1- 12)

 

Обозначим

КпЩ' a tp =

Rk

и

h«)/с а' = Rtn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда согласно

(1—4)

 

 

 

1=а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яот. гв

 

R k R c n ^ 'W ’ Г к а л л - г а

(1— 13)

 

 

 

 

 

 

Y^

 

 

 

 

 

 

Величины

и RC1I

в известной

степени

характеризуют

 

к л и м а т и ч е с к и е

 

у с л о в и я

и с т р о и т е л ь н о - п л а ­

 

н и р о в о ч н ы е

р е ш е н и я

рассматриваемого жилого рай­

 

она.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина Кгв =

i

+ г, как уже было отмечено,

в зна­

 

чительной степени зависит

 

от внешних

климатических

усло­

 

вий, вследствие чего она отнесена к климатической характери­

 

стике района.

 

 

у Е. Ф. Бродского [Л.

10], значение

 

Как

было указано

 

величины г зависит от нормы среднесуточного расхода горячей

 

воды (л/чел-сут.), удельной кубатуры жилых зданий (м3/чел),

 

самого характера жилой застройки и т. д. Значение коэффици­

 

ента Кгв

можно принять в пределах

1,2 — 1,5, ,[Л.

9 и 10].

 

Для южных районов значение К™ должно быть более вы­

 

соким не только из-за низких значений

расчетной отопитель­

 

ной нагрузки Q°T> но и вследствие сравнительно более высоких

 

норм расхода горячей воды. С развитием горячего водоснабже­

 

ния для общественных зданий района значение К™

в перспек­

 

тиве может возрасти до 1,7 -г 2,0.

 

 

 

 

 

 

Для ориентировочного учета расхода тепла на отопление

 

и вентиляцию общественных зданий заданного района можно

X

ввести соответствующий поправочный коэффициент К0б к

 

расчетной отопительной нагрузке жилых зданий.

Величина

 

последнего зависит от характера

населенного пункта, достиг-

 

2— 917

 

 

 

 

 

 

 

Го-з. г-Щ

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кауч.чс--!o.lj.i

 

 

 

 

61-ЩПЮТ' -41.

нутого уровня культуры и благосостояния, системы теплоснаб­

жения района и т. д. По данным

[Л. 10],

значение Коб можно

принять в пределах 1,37 — 1,43.

По нашим разработкам,

для

сельских населенных пунктов Армянской ССР Коб

= 1,1 т-

1,2,

для городских (кроме крупных городов)

Коб =

1,2 -г 1,4.

С учетом этого коэффициента окончательно получим

 

 

 

/=п

 

(1 -1 4 ;

ЯОТ. гв -

RiKcn 2

 

 

 

V?

 

 

 

где

 

 

 

 

 

Rk = (Кгв +

Коб — 1) V Д tp

°С.

 

 

По имеющимся литературным данным и нашим предва­

рительным оценкам [Л. II], остальные

коэффициенты, фигу­

рирующие в этих выражениях, могут изменяться в следующих пределах: 8=0,16-0,3; т)' = 0,8-1,6; а '= 1,5—2,5; с = 0,15-0,22.

Если одновременно принять, что рассматриваются районы го­ родов, для которых средняя этажность зданий /с = 3-~-5, сред­ няя высота этажей h = 3 м и Atp = 18 -г 50°С, то легко прийти к выводу, что строительно-планировочная характеристика

Ren в зависимости от численных значений средней этажности

/ с и коэффициента застройки

8 (они обычно обратно пропор­

циональные величины) может

изменяться в пределах 4,5~г6,0.

Малоэтажной застройке соответствуют

небольшие

значения

R СП-

 

 

 

Точно так же для рассматриваемых

городских

районов

численные значения R k и R К изменяются в пределах

=

43-Т48 и Rk= 50 -А 60.

Более суровому климату соответствуют высокие значе­

ния Rk и Rk

(значение Коб взято равным 1,3 независимо

от

климатических условий).

нагрузки

Для годовой суммарной отопительно-бытовой

имеем следующее очевидное соотношение

 

 

Q5?fr„ =

(Ko6QgT+Q ?B)h? = (K ™ Q £-+Q rV ) i w

(1—

151

отсюда число часов использования максимума суммарной тепловой нагрузки h0£ составит

s

W ^ + Q?;,4

(1—16)

K06Qpt + Q pb

где Qg;4 и QrcB4 — среднечасовые нагрузки отопления и го­

рячего водоснабжения в годовом раз­ резе ( для жилых зданий), ккал/ч;

1;

Пгод — годовое число часов работы системы теплоснабжения района, равное 8760 ч.

КобД — коэффициент, учитывающий потребле­

ние тепла на отопление и вентиляцию общественных зданий в годовом раз­ резе.

Деля все члены этого

выражения

на QPT

и обозначая

Q c- ч

 

 

 

 

 

нагрузки, горячего

= РН(характеризует неравномернооть

SrpB

с учетом (1—2 и 1—7),

окончательно полу­

водоснабжения),

чим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(У _

Ко°бД Пот +

Рн (^гв

1) п0т

 

,

.

 

 

(Кгв +

К о б )-1

 

 

'

(

Необходимость

введения

коэффициентов

Коб и

К^д

в

уравнение (1—16)

отпадает,

если расход тепла

на отопление

и вентиляцию общественных зданий определяется непосред­ ственно и включается соответственно в величины Qp

ИQS.

Вэтом случае для числа часов использования максимума суммарной тепловой нагрузки жилого района получаем более простое выражение

Ьд = О— [ (Kt Пот + п

ГОд (Кгв— 1) Рн].

(1—18)

При определении величины

Кгв целесообразно

учесть

также расход тепла на горячее водоснабжение общественных зданий, т. е. считать, что величины Q PT и QpB, входящие в

(1—7), относятся ко всем гражданским зданиям населенного пункта.

Значения найденные согласно (1—18), для ряда южных городов СССР, в зависимости от ожидаемых величин

(3„ и Кгв

представлены в таблице 1 —1.

Пользуясь этими

данными,

можно показать, что в условиях

теплого климата

при достаточно развитом горячем водоснабжении

(высокие

значения

Кгв и Зн) число часов использования

максимума

тепловой

нагрузки, как и теплоплотность,

могут

достигнуть

значительных величин. Так, например, если для условий сред­ неевропейской части СССР принять, ЧТО Кгв =1,2, Kt= 0,5, пот = 5000 и рн =0,8, а для южных районов соответственно— К™ =1,3, К( =0,6, Пот =2500 и =0,9, то разница в величи­

нах hg окажется всего порядка 3250—3150 = 100 ч.

19

Таблица 1—j

Число

часов использования

максимума суммарной

тепловой

нагрузки

в зависимости от нагрузки

 

 

 

 

горячего водоснабжения

 

 

 

 

 

 

 

 

Кгв = 1 Д

 

 

Кгв = 1.2

 

Кгв = 1.3

 

 

к гв =

м

Города

©_

о>

QO

Cl

О

СО

03

оо

 

©

СО

 

о*

o'

 

©"

 

 

o'

©“

 

O'

o '

 

II

II

II

II

II

1!

II

II

II

1

II

II

 

S

X

ахГ

X

ох*

03?

X

со?

спГ

 

X

ах

 

ох

СП.

ох

оз_

ах

СО.

Кутаиси

1970

1890

1810

2538

2370

2258

3018

2785

2610

‘ 3770

3490

3135

Баку

2308

2228

2148

2844

2680

2568

3300

3070

2895

4025

3740

3440

Сумгаит

2340

2265

2182

2875

2705

2598

3315

3100

2920

4050

3760

3468

Евлах

2245

2165

2082

2788

2621

2504

3245

3020

2840

3970

3690

3392

Кировабад

2490

2410

2334

3015

2760

2738

3458

3220

2770

4155

3870

3575

Тбилиси

2600

2527

2447

3120

3000

2830

3550

3350

3150

3920

3670

3420

Душанбе

2038

1935

1856

2580

2415

2300

3058

2820

2645

3810

3524

3225

Мегри

1880

1804

1720

2458

2290

2177

2940

2714

2530

3710

3425

3124

Ашхабад

2410

2330

2246

2940

2770

2660

3385

3158

2975

4100

3810

3510

Кафаи

2265

2187

2102

2808

2640

2625

3260

3035

2858

3990

3710

3410

Ташкент

2266

2190

2105

2810

2643

2628

3265

3040

2862

3995

3715

3415

Кировакан

2683

2608

2528

3194

3020

2910

3620

3400

3220

4305

4020

3724

Ереван

2465

2387

2302

2990

2820

2710

3430

3200

3025

4140

3845

3555

Лепипакгш

2732

2658

2574

3238

3062

2558

3645

3430

3260

4340

4050

3750

Таким образом, природно-климатические, строительно­

планировочные и другие местные факторы оказывают опреде­ ленное влияние на величину и характер теплопотребления.

Полученные зависимости дают возможность лишь ориентиро­ вочно оценить влияние местных условий на основные показа­ тели теплопотребления населенного пункта.

Хотя в результате всеобъемлющего технического прогрес­ са роль этих факторов постепенно слабеет, их дальнейшее и более тщательное изучение является одним из актуальных задач развития энергетики.

§ 1—2. Теплоэнергопотребление в промышленности

Научный уровень прогнозирования развития энергетики, и, в частности, теплоэнергетики, в первую очередь зависит от качества исходных данных, каковыми являются перспектив­ ные планы развития промышленности и других отраслей на­ родного хозяйства. Однако, следует подчеркнуть, что правиль­

ное планирование развития энергетики требует не механичес­ кого использования этих исходных разработок, а их критичес­ кой оценки, которая даст возможность путем последователь­ ных уточнений и исправлений всесторонне учесть перспективы

развития топливно-энергетического хозяйства (ТЭХ) страны.

С этой точки зрения особенно важным является увязка тем­ пов роста энергоемких отраслей промышленности с разви­ тием энергетической базы экономического района или рес­ публики. Быстрое развитие этих отраслей промышленности в условиях ограниченных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) создает большие трудности в развитии энергетики и всего народного хозяйства. Значительное развитие теплоэнер­ гоемких отраслей промышленности может быть оправдано наличием больших ресурсов ценного сырья, транспорт кото­ рых в другие республики (для переработки) нецелесообразен, высоким уровнем потребления готовой продукции, значитель­ ными топливно-энергетическими и трудовыми ресурсами, осо­ быми условиями и т. п. При этом возможны случаи:

а) когда все условия существуют одновременно — раз­ витие этих отраслей, безусловно, рационально, и поэтому не­ обходимо определить их оптимальные объемы;

б) когда отсутствуют основные условия: топливно-энерге­ тические ресурсы и сырье—развитие этих отраслей в обычных условиях нерационально. Только при наличии каких-либо осо­

бых условий

(монопольное владение «техническим

секретом»

производства,

наличие производственных

фондов

и высокая

организация производства, высокая цена

готовой

продукции

и т. д.) оно может оказаться оправданным;

 

01

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ