Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий. Учебное пособие
.pdf
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ
НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
И ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебное пособие
Составители В.Н. Мелькумов, С.В. Чуйкин,
Д.М. Чудинов, С.Г. Тульская, А.И. Колосов,
Н.В. Колосова, Е.О. Благовестная
Ай Пи Ар Медиа
Москва
2021
УДК 621.6
ББК 31.38
Т34
Рецензенты:
Кафедра автомобилей и сервиса Воронежского государственного
лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова
(зав. кафедрой — д-р техн. наук, проф. В.И. Прядкин);
Щекалев Д.В. — директор ООО «Инженерпроект»
Т34 Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий : учебное пособие /
составители В.Н. Мелькумов, С.В. Чуйкин, Д.М. Чудинов [и др.] ; Воронежский
государственный технический университет. — Москва : Ай Пи Ар Медиа,
2021. — 88 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-1088-8
В учебном пособии изложены общие теоретические сведения и методики
расчетов при проектировании систем централизованного теплогазоснабжения
городов и микрорайонов. Приведены методические рекомендации по выполне-
нию курсовых и дипломных проектов, самостоятельной работы, практических
занятий.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образо-
вательного стандарта высшего образования и может быть использовано студен-
тами направлений подготовки 07.03.04, 07.04.04 «Градостроительство», 08.03.01,
08.04.01 «Строительство», 13.03.01, 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
при изучении дисциплин «Тепловые сети», «Газораспределительные системы»,
«Инженерные сети и оборудование», «Автономное теплоснабжение», «Теплога-
зоснабжение с основами теплотехники».
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-1088-8 © Коллектив составителей, 2017
© Воронежский государственный
технический университет, 2017
© Оформление. ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2021
ВВЕДЕНИЕ
Программой курсов дисциплин «Тепловые сети», «Газораспределительные системы», «Инженерные сети и оборудование», «Автономное теплоснабжение», «Теплогазоснабжение с основами теплотехники», а также других профильных дисциплин по направлениям подготовки бакалавров 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 07.03.04 «Градостроительство», 08.03.01 «Строительство» и магистров 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 07.04.04
«Градостроительство», 08.04.01 «Строительство» всех форм обучения предусмотрено выполнение курсовых проектов, практических занятий и курсовых
работ по разделам теплогазоснабжения населенных мест и предприятий.
В учебном пособии изложены общие теоретические сведения и приведены методические рекомендации по выполнению курсовых и дипломных проектов, самостоятельной работы, практических занятий и курсовых работ.
Задание для каждого студента выдается индивидуально. В зависимости от
вида работы задание может содержать: схему генерального плана города (или
района) с горизонталями; географическое положение города или расчетная
температура наружного воздуха для проектирования отопления; количество человек, проживающих в городе, или плотность жилого фонда, q
, м2/га; рас-
ж.ф.
четная температура сетевой воды (температурный график); наименование газового месторождение; теплота сгорания газа, его влагосодержание; коэффициент
охвата газоснабжением и т.д.
К курсовым проектам и работам предъявляется специальные требования.
Так, курсовой проект должен состоять из расчетно-пояснительной записки объемом 20÷30 страниц машинописного текста и графической части на 1÷2-х листах формата А1. Расчетно-пояснительная записка должна содержать оглавление, введение, исходные данные, основной раздел, индивидуальный раздел, вывод и перечень использованной литературы. Графическая часть включает основные чертежи, графики и схемы. Графики и схемы выполняются с помощью
специальных графических и расчетных программ или на миллиметровой бумаге и вкладываются в расчетно-пояснительную записку. Все расчеты выполняются в международной системе единиц. Наличие графической части в курсовых
работах не обязательно и зависит от индивидуального задания студента.
3
Часть 1. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ГОРОДА
1. Общие сведения
Согласно существующей классификации тепловые сети подразделяются
на магистральные, распределительные, квартальные и ответвления от магистральных и распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям. Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией. По надежности потребители тепловой энергии делятся
на три категории [3]:
1 категория – потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в помещениях ниже
предусмотренных ГОСТ;
2 категория – потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии, но не более 54 ч (для жилых и общественных зданий до 12 °С; для промышленных зданий до 8 °С);
3 категория – остальные потребители.
В зависимости от типа источника теплоснабжения рассматриваемые системы разделяют на: централизованные системы – теплоснабжение от котельных, крупных и малых тепловых и атомных электростанций (ТЭЦ, ТЭС, АЭС,
АТЭЦ), и децентрализованные системы – теплоснабжение от автономных и
крышных котельных, от квартирных теплогенераторов.
Каждая централизованная система теплоснабжения включает в себя следующие основные элементы: источник тепловой энергии, тепловая сеть, абонентские вводы и местная система потребителей. У децентрализованных систем отдельные элементы могут нести несколько функций одовременно.
По виду применяемого теплоносителя системы теплоснабжения различают на водяные и паровые. Наибольшее распространение в нашей стране и за
рубежом получили водяные системы. В районах с расчетной температурой
наружного воздуха –40 °С и ниже допускается применение воды с добавками,
которые предотвращают ее замерзание.
Водяные тепловые сети могут конструироваться одно, двух, трех и четырехтрубными. Как правило, на практике применяются двухтрубные, циркуляционные с совместной подачей воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
В зависимости от способа подачи теплоты к местным системам горячего
водоснабжения система теплоснабжения может быть закрытой или открытой.
Она выбирается с учетом местных условий объекта теплоснабжения и качества
воды, используемой для горячего водоснабжения.
В зависимости от взаимного расположения источников тепловой энергии
и ее потребителей схемы тепловых сетей могут быть лучевыми и кольцевыми.
В первом случае осуществляется прокладка трубопроводов от одного источника теплоты отдельных магистралей в районы расположения тепловых потреби-
4
телей. Во втором случае от источника теплоты к одной группе потребителей
осуществляется прокладка не менее двух магистралей, которые соединяются
между собой в районе размещения потребителей.
Особое внимание при проектировании уделяется выбору способа прокладки трубопроводов тепловой сети. Выделяют надземный и подземный способы прокладки теплопроводов. В населенных пунктах предусматривается, как
правило, подземная прокладка. При обосновании допускается надземная прокладка тепловых сетей, кроме территорий детских и лечебных учреждений.
Прокладку тепловых сетей по территории, не подлежащей застройке вне населенных пунктов, предусматривают надземной на низких опорах.
Подземная прокладка, в свою очередь, подразделяется на канальную и
бесканальную. В зависимости от площади поперечного сечения каналы могут
быть проходными, полупроходными и непроходными. По форме прямоугольными, цилиндрическими и полуцилиндрическими. Выбор того или иного типа
каналов зависит от климатических, строительных, геологических и других факторов. Наибольшее распространение получили непроходные каналы [8]. Подземную прокладку тепловых сетей допускается предусматривать совместно со
следующими инженерными сетями: в каналах – с водопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа, мазутопроводами, контрольными
кабелями, предназначенными для обслуживания тепловых сетей; в тоннелях – с
водопроводами диаметром до 500 мм, кабелями связи, силовыми кабелями
напряжением до 10 кВ, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6
МПа, трубопроводами напорной канализации [3].
Прокладка трубопроводов тепловых сетей в каналах и тоннелях с другими инженерными сетями, кроме указанных, не допускается. Прокладка трубопроводов тепловых сетей должна предусматриваться в одном ряду или над другими инженерными сетями [3]. Бесканальная прокладка классифицируется по
типу конструкции тепловой изоляции на: засыпные, сборные, сборно-литые,
литые, монолитные. Основным недостатком бесканальной прокладки является
повышенная просадка и наружная коррозия трубопроводов. Достоинство такого вида прокладки заключается в снижении капитальных затрат на 20÷25 % по
сравнению с канальной прокладкой [8].
Контрольные вопросы
1. Назовите способы прокладки тепловых сетей.
2. На какие категории по надежности подразделяются потребители теп-
ловой энергии?
3. Приведите классификацию каналов тепловых сетей.
4. Перечислите основные элементы централизованной системы тепло-
снабжения.
5. Назовите типы конструкций тепловой изоляции при бесканальной про-
кладке.
5
2. Расчет тепловых нагрузок города
2.1. Климатологические данные
На первом этапе расчета тепловых нагрузок города необходимо определить климатические характеристики предполагаемого района строительства, а
именно следующие величины:
а) tро – расчетная температура наружного воздуха для проектирования
отопления [1, 4], С;
б) tрв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования
вентиляции [1, 4], С;
в) t
– средняя температура наружного воздуха за отопительный период
ср.о
[1, 2], С;
г) no – продолжительность отопительного периода [1, 4], ч;
д) продолжительность стояния температур наружного воздуха через интервалы в 5 °С, принимается по [4].
Полученные климатические показатели заносятся в таблицу, приведенную в приложении 1.
2.2. Определение максимальных тепловых потоков
Определение максимальных тепловых потоков осуществляется по следующему алгоритму:
а) максимальный тепловой поток на отопление жилых зданий, Q
ж
o
, Вт,
определяется по формуле
ж
о
AqQ
, (1.1)
о
где qо – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади, принимаемой по [3, п. 5.2], Вт;
А – общая площадь жилых зданий, м2;
б) максимальный тепловой поток на отопление общественных зданий,
о
Q
, Вт, определяется по формуле
o
o
о
ж
о
AqkQkQ
, (1.2)
о
11
где k1 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (при отсутствии данных следует принимать равным 0,25).
Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных
зданий, Qo, Вт, определяется по формуле
o
ж
о
оо
1 kAqAqkAqQQQ
; (1.3)
ооо
11
в) максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий,
о
Q
, Вт, определяется по формуле
в
в
оо
AqkkQkQ
, (1.4)
02102
6
где k2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию обще-
ственных зданий (при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. – 0,4; после 1985 г. – 0,6);
ж
г) средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых зданий,
Q
гв
Вт, определяется по формуле
)55(2,1
Q
ж
гв
tamc
хз
, (1.5)
6,324
где 1,2 – коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещении от трубопроводов систем горячего водоснабжения (отопление ванных комнат, сушка белья);
с – удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кгС);
m – число человек, проживающих в городе;
а – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55 °С на
одного человека в сутки, принимаемая в зависимости от степени комфортности
зданий в соответствии с [3], л;
tхз – температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при
отсутствии данных принимается равной 5 С);
д) средний тепловой поток на горячее водоснабжение, потребляемый в
общественных зданиях при температуре 55 °C, принимается в размере 25 л/сут
на 1 чел;
ж) суммарный средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых
и общественных зданий, Qгв, Вт, определяется по формуле
,
)55()(2,1
о
ж
гвгв
QQQ
гв
6,324
tвamс
хз
; (1.6)
з) максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Q
, Вт, определяется по формуле
гв.max
QQ 4,2
.
гвмахгв
. (1.7)
Все расчеты по определению жилой площади, количества жителей и максимальных тепловых потоков должны быть проведены для каждого квартала и
сведены в таблицу, представленную в приложении 2.
2.3. Определение средних тепловых потоков
Средние тепловые потоки определяются по следующему алгоритму:
а) средний тепловой поток на отопление, Q
, Вт, определяется по фор-
о.ср
муле
QQ
осро
.
tt
осрв
.
, (1.8)
tt
ров
где Qо – максимальный тепловой поток на отопление, Вт;
tв – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (принима-
ется для жилых и общественных зданий равной 18 °С);
7
t
– средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной
ср.о
температурой воздуха 8 °С и менее (отопительный период), С;
tро – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С;
б) средний тепловой поток на вентиляцию, Q
, Вт, определяется по
в.ср
формуле:
QQ
всрв
.
tt
осрв
.
, (1.9)
tt
рвв
где Qв – максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, Вт;
tв – средняя температура внутреннего воздуха в общественных отапливаемых
зданиях, принимается равной 18 °С;
tрв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиля-
ции, °С;
в) средний тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный период принимается по формуле;
г) средний тепловой поток на горячее водоснабжение в летний (неотопительный) период, Q
где Q
– средний тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный
гв
л
, Вт, определяется по формуле
гв.ср
л
QQ
сргв
.
55
гв
55
л
t
хз
, (2.10)
t
хз
период, Вт;
л
t
– температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный (летний)
хз
период (при отсутствии данных принимается равной 15 °С);
– коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее
водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимается для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 (для курортных, южных городов =1,5).
2.4. Определение годовых тепловых потоков
Определение годовых тепловых потоков осуществляется по следующему
алгоритму:
а) годовой тепловой поток на отопление, Q
год
, МВт·ч, определяется по
о
формуле
год
24 , (1.11)
о
QnQ
сроо
.
где nо – продолжительность отопительного периода в сутках, сут;
Q
– средний тепловой поток на отопление, Вт;
о.ср
б) годовой тепловой поток на вентиляцию, Q
год
, МВт·ч, определяется по
в
формуле
год
в
QnzQ
, (1.12)
срво
.
8
где z – усредненное, за отопительный период, число часов работы системы вентиляции общественных зданий, в течение суток (при отсутствии данных должно приниматься равным 16 часам);
Q
– средний тепловой поток на вентиляцию, Вт;
в.ср
в) годовой тепловой поток на горячее водоснабжение, Q
год
, МВт·ч, опре-
гв
деляется по формуле
год
гв
л
QnQnQ )350(2424
, (1.13)
гвогво
где Qгв – средний тепловой поток на ГВ в отопительный период, Вт;
л
Q
– средний тепловой поток на горячее водоснабжение в летний период, Вт;
гв
350 – число суток в году работы системы горячего водоснабжения;
г) суммарный годовой расход теплоты, Q
год
, МВт·ч, определяется по
формуле
год
о
год
год
в
год
QQQQ
. (1.14)
гв
2.5. Построение графиков теплового потребления
Часовой график расхода теплоты, представленный в левой части рисунка 1.1,
составляется для определения часового расхода тепла в зависимости от температуры наружного воздуха. Для построения графика по оси абсцисс откладываются среднесуточные температуры наружного воздуха отопительного периода (от
+8 °С до tро с интервалом в 5 °С), а на оси ординат откладываются максимальные часовые расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. При этом следует учитывать, что: отопительная нагрузка меняется линейно
от 0 Вт (при tн = +18° С) до Qo (при tро); вентиляционная нагрузка меняется от 0
Вт (при tн = +18 °С) до Qв (при tрв), и в диапазоне температур от tрв до tро она
остается постоянной и равняется Qв, т.к. на этом участке применяется частичная рециркуляция воздуха, при которой осуществляется подогрев наружного
воздуха, что снижает нагрузку на систему теплоснабжения; нагрузка на горячее
водоснабжение остается постоянной в летний период, Q
, и в отопительный
гв.мах
период, Qгв. После построения графиков часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится суммарный график: Q =
Qо + Qв + Qгв. Линия этого графика далее используется для построения годового
графика продолжительности тепловой нагрузки (левая часть рисунка 1.1). При
данном построении, по оси абсцисс вправо от нуля, с нарастающим итогом откладывается число часов стояния наружных температур воздуха соответствующего часового диапазона, а по оси ординат откладывается суммарный часовой расход тепла при данной наружной температуре. Точка пересечения перпендикуляров, восстановленных от оси абсцисс, с линиями часовых
расходов соответствующих диапазонов наружных температур, проведенных
параллельно оси абсцисс, образуют кривую графика продолжительности тепловой нагрузки. Конец кривой графика на оси абсцисс соответствует продолжительности отопительного периода (no) в часах для данного города.
9
Рис. 1.1. Годовой график по продолжительности тепловой нагрузки
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]