Теплоснабжение и тепловые сети

1 – теплоисточник; 2 – конденсатные насосные; 3 – потребители пара; 4 – сборные конденсатопроводы; 5 – напорные конденсатороводы

Рис. 2.7 – Схема сборных и напорных конденсатопроводов Способ прокладки тепловых сетей – надземный и подземный. Подземный де-

лится на канальную прокладку тепловой сети в полупроходных, проходных и не-

проходных каналах, туннелях и бесканальную. Трубопроводы тепловой сети всех видов прокладки должны иметь тепловую изоляцию.

Глава 3

СХЕМЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Схемы транспорта теплоты от источника до потребителей зависят от вида теп-

лоносителя, взаимного размещения источника тепла и потребителей и характера изменения тепловой нагрузки. На проектирование тепловых сетей большое влия-

ние оказывает тепловая мощность источника и перспективы развития района теп-

лоснабжения на ближайшие годы. Выбранная схема тепловых сетей вместе с высо-

кой экономичностью затрат на исполнение должна отвечать современным требо-

ваниям срока службы и надежности эксплуатации.

Паровые сети проектируют в основном на площадках промышленных пред-

приятий, где тепловая нагрузка сосредоточена на сравнительно небольших терри-

ториях, требующих прокладки паропроводов с несколькими ответвлениями к про-

изводственным цехам. Технологические процессы допускают кратковременные перерывы потребления тепла, достаточные для ликвидации аварии тепловых сетей,

то на территории таких предприятий рекомендуется прокладка радиальных одно-

трубных паропроводов (рис. 3.1). Прокладка конденсатопровода для возврата кон-

31

денсата определяется и решается исходя из местных условий и особенностей тех-

нологического процесса.

1-магистральные трубопроводы; 2-перемычки

Рис. 3.1 – Радиальные тепловые сети

Радиальные сети сооружаются с постепенным уменьшением диаметров труб в направлении от источника тепла. Такие сети наиболее дешевы и просты в эксплуата-

ции. Но при авариях на головных участках трубопроводов теплоснабжение за ава-

рийным участком прекращается. Неудобны радиальные сети и при ремонте магист-

ральных линий, так как на весь период ремонтных работ все потребители за ремон-

тируемым участком должны быть отключены. В этих случаях иногда применяют дублирование паропроводов, т. е. вместо одного паропровода прокладываются два паропровода с пропускной способностью каждого по 50%. Простые расчеты показы-

вают, что при дублировании поверхность труб, а следовательно, и расход металла и стоимость сетей увеличиваются на 56 %.

Когда прекращения подачи теплоты на технологические цели недопустимы, для резервирования теплоснабжения на аварийном участке могут быть использованы ра-

диально-кольцевые сети, которые отличаются от радиальных устройством перемы-

чек 2 между радиальными магистралями 1. Резервирование по перемычкам в боль-

шинстве случаев оказывается малоэффективным из-за недостаточной пропускной способности перемычки, выполненной трубы меньшего диаметра — d3<d1.

32

Водяные тепловые сети отличаются многочисленностью ответвлений и распре-

делением тепловой нагрузки на больших территориях. Большая подверженность во-

дяных тепловых сетей авариям предъявляет высокие требования к соблюдению на-

дежности теплоснабжения.

Радиальные водяные сети допускается сооружать при диаметрах магистральных трубопроводов до 700 мм со сроком ликвидации аварии до 24 ч. Перемычки в ради-

ально-кольцевых сетях дл; водяного теплоносителя более целесообразны, чем для пара, так как с их помощью удобно решается подача сетевой воды на горячее водо-

снабжение во время летнего ремонта сетей на начальных участках.

Кольцевые сети (рис. 3.2) самые дорогие, поэтому сооружаются в крупных горо-

дах.

Рис. 3.2 – Кольцевая тепловая сеть

Для повышения надежности централизованного теплоснабжения систем боль-

шой протяженности Н. К. Громовым предложено разделять магистральные сети от распределительных включением контрольно-распределительных пунктов (КРП) (рис. 3.3)

33

1 – магистральная сеть; 2 – распределительная сеть; 3 – квартальная сеть; 4 – КРП; 5 – ЦТП; 6 – головная задвижка распределительных сетей; 7 – секционная задвижка; 8 – блокировочная задвижка

Рис. 3.3 – Схема двухступенчатой тепловой сети с КРП

Глава 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК РАЙОНА ГОРОДА

4.1. Определение расчётных тепловых нагрузок района города по укрупнённым показателям

Расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабже-

ние определяют для каждого квартала города по укрупненным показателям, соглас-

но [1].

Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зда-

ний

34

где q0 – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади, Вт/м2, (приложение 1);

А – общая площадь жилых зданий, м2;

К1 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий: К1 =0,25.

Общую площадь жилых зданий А, м2, определяют, исходя из жилой Fж и безразмер-

ного планировочного коэффициента квартиры К, который принимается равным

0,6…0,7 [3]

Жилую площадь квартала Fж, м2 можно найти двумя способами. Первый – по плот-

ности жилого фонда Р, м2/га, и площади квартала в гектарах

Второй способ – исходя из плотности населения Рн, чел/га и нормы жилой пло-

щади на человека fж, м2/чел. Количество жителей m, чел., и жилая площадь кварта

m Pн Fкв ,

Fж m fж .

Плотность жилого фонда Р, м2/га и плотность населения Рн, чел./га, принимают в зависимости от типа жилой застройки по таблицам 4.1 и 4.1 а . Максимальный те-

пловой поток, Bт, на вентиляцию общественных зданий

где К2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию обществен-

ных зданий: К2 = 0,6.

Таблица 4.1 – Допустимые показатели плотности застройки с учётом её размещения в различных планировочных зонах поселений

35

Примечание. В числителе плотность жилищного фонда приводится при обеспеченности жильем 20 м2 общей площади/чел., в знаменателе – 25 м2 общей площади/чел.

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

где qh - укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснаб-

жение на одного человека, принимаемый по приложению 2;

т - число жителей в квартале.

Число жителей в квартале определяют двумя способами: первый - задаются нормой жилой площади на человека f (12, 18, 23 м2), тогда

второй - количество жителей, приходящихся на 1 га территории квартала (таблица

4.1а), умножают на площадь квартала.

Максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и обще-

ственных зданий

Определяя расчетный расход теплоты для района города, учитывают, что при транспорте теплоносителя происходят потери теплоты в окружающую среду, кото-

рые принимаются равными 5 % тепловой нагрузки. Поэтому суммарные расходы

36

теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение умножают на коэффи-

циент 1,05.

Таблица 4.1а – Допустимые показатели плотности застройки с учётом её размещения в различных планировочных зонах поселений

Примечание. Застройка малоэтажная (1-3 этажа); среднеэтажная (4-5 этажей); многоэтажная (6- 9этажей) ; повышенной застройки (10 этажей и более).

После определения расчётного теплопотребления приступают к построению графиков часовых расходов теплоты на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха горячее водоснабжение. По оси абсцисс отклады-

вают температуру наружного воздуха от tн = 8 ºС до tо, по оси ординат – часовые расходы теплоты. Поскольку часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию представляют собой линейные зависимости от температуры наружного воздуха, то графики Qо= f (tн), Qv= f (tн) строят по двум точкам:

1)при tо, Qо= Qо max, Qv= Qv max;

2)при tн = 8 ºС расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяют по

формулам:

37

где ti – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (для жи-

лых и общественных зданий равна 18 ° С);

tо – расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления,

°С.

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение – круглогодовая, в течение отопи-

тельного периода условно принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график часового рас хода теплоты на горячее водо-

снабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.

Суммарный график часовых расходов теплоты расходов теплоты на отопление,

вентиляцию и горячее водоснабжение строится путём сложения соответствующих ординат при tн = 8 ºС, tо.

Годовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

где Qom ,Qvm – средние тепловые потоки на отопление и вентиляцию за отопитель-

ный период, Вт, рассчитываются по формулам:

tom – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ºС;

Qhms – средний тепловой поток на горячее водоснабжение а неотопительный период, Вт,

38

где 55 – температура горячей воды в системе горячего водоснабжения потребите-

лей, ºС;

tс – температура холодной воды в отопительный период, принимается равной

5 ºС;

tcs - температура холодной воды в отопительный период, принимается равной

15 ºС;

β - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода горячей воды ле-

том по сравнению с зимним периодом, для жилищно-коммунального сектора β = 0,8, для курортных и южных городов β =1,5;

8400 – количество часов работы системы горячего водоснабжения в году.

График годового расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится на основании графика суммарных часовых расходов теплоты и состоит из двух частей: правой – графика зависимости суммарных часо-

вых расходов теплоты от температуры наружного воздуха и левой – годового гра-

фика расхода теплоты. На последнем по оси ординат откладывается расход тепло-

ты, по оси абсцисс – число часов стояния температур наружного воздуха, которое за отопительный период для заданного города определяют по справочной литературе.

В летний период нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, остаётся только тепловая нагрузка на горячее водоснабжение часовой расход, которой опре-

деляют по формуле (4.14). Продолжительность летнего периода составляет (8400 – nо) час.

Площадь, ограниченная осями координат и кривой расхода теплоты, представ-

ляет собой годовой расход теплоты районом города.

ПРИМЕР 4.1. Определить расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района города, включающего шесть кварталов (рис. 4.1).

Расчетная температура наружного воздуха t0=-25°С.

39

Рис. 4.1 – План района города

Р е ш е н и е. Расчет теплопотребления сводим в таблицу 4.2. В графы 1, 2, 3

таблицы заносим соответственно номер, этажность и площадь квартала в гектарах. Плотность жилого фонда Р, м2/га, (графа 4) находим по таблице 3.1а для смешанной высокоплотной застройки. Тогда жилая площадь зданий квартала № 1 (графа 5)

Fж P Fкв 2000 6 12000м2.

Приняв безразмерный планировочный коэффициент квартиры К = 0,7 находим общую площадь жилых зданий квартала № 1 (графа 6)

A 12000 / 0,7 17143 м2.

Количество жителей в квартале № 1 (графа 7) определяем, принимая норму жилой площади на одного человека fж = 12 м2.

т = 12000/12= 1000 чел.

Принимая по (приложение 1) укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий q0 = 81 Вт/м2, по формуле (4.1) находим расчетный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий квартала № 1 (графа 8)

Gomax = 81·17143 (l + 0,25) = 1735728,7 Вт = 1735,7 кВт.

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий квартала № 1 (графа 9) определяем по формуле (3.4)

Qv max = 0,25·0,6·81·17143 = 208287,4 Вт = 208,3 кВт.

40