Федеральное агенство по образованию

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

теплоснабжение района города

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Для студентов специальности 290700 “Теплоснабжение вентиляция и кондиционирование воздуха”

Утверждены редакционно-

издательским советом академии

января 2006 г.

САМАРА 2006

Составители: С.М. Богачук, В.М. Полонский,

С.А. Минкина, Д.Н. Ватузов

УДК 628. 81/83 (07)

Теплоснабжение района города методические указания к курсовому проекту: Сост.: С.М. Богачук, В.М Полонский, С.А Минкина, Д.Н. Ватузов; Самарск. гос. арх.-строит. универ. Самара, 2006. -93 с.

Даны рекомендации по выполнению курсового проекта по теплоснабжению района города. Указываются порядок расчета и литература, используемая при проектировании.

Методические указания составлены в соответствии с программой курса "Теплоснабжение" с учетом квалификационной характеристики инженера-строителя по специальности 290700 и предназначены для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения.

Для студентов 4, 5 курсов 8, 9 семестров.

Редактор Л.И. Глезерева

Технический редактор А.И. Непогодина

Корректор Е.М. Фоменкова

Подписано в печать 27.10.06. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Печать оперативная. Уч.-изд. л. 6,0.

Усл. печ. л. 5,96. Тираж 300 экз. Заказ №10570.

Самарский государственный архитектурно-строительный университет.

443001 Самара, ул. Молодогвардейская, 194.

Отпечатано в типографии ООО «СамЛюксПринт».

г. Самара, ул. Венцека, 78. Телефон: 310-86-30.

© Самарский государственный

архитектурно-строительный

университет, 2006.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

«ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА»

Целью курсового проекта является приобретение студентом знаний и навыков по практическому расчету единой системы теплоснабжения: от определения расчетных тепловых потоков до подбора основного оборудования теплоисточника.

Расчетная часть должна содержать следующие разделы:

1. Определение расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение;

2. Расчет и построение графика тепловых нагрузок в зависимости от наружных температур и годового графика продолжительности тепловых нагрузок;

3. Выбор схемы теплоснабжения и метода регулирования отпуска тепла;

4. Расчет и построение графиков регулирования по отдельным видам потребления тепла и по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения;

5. Разработка расчетной монтажной схемы трубопроводов. Гидравлический расчет. Построение пьезометрического графика (М_Г 1:5000, М_В 1:500);

6. Выбор конструкции тепловой изоляции и ее расчет;

7. Выбор и расчет элементов оборудования тепловых сетей: трубопроводов, компенсаторов, неподвижных опор;

8. Определение расчетных мощностей, параметров и выбор оборудования теплоисточника: пиковых котлов, аккумуляторов подпиточной воды, сетевых и подпиточных насосов.

Кроме того, в проекте должны найти отражение обоснование принятой схемы подсоединения абонентов, способ прокладки тепловых сетей, местоположение теплоисточника с учетом розы ветров и охранной санитарной зоны, вопросы охраны окружающей среды и охраны трубопроводов от электрокоррозии.

Графическая часть:

1. Генплан с нанесением тепловых сетей и камер (М 1:5000);

2. Монтажная схема трубопроводов (М 1:2500);

3. Принципиальная схема системы теплоснабжения, включая источник тепла, тепловую сеть, ЦТП и абонентский ввод;

4. Продольный профиль тепловой сети для 3-4 участков расчетной магистрали М_Г 1:5000, М_Г 1:2000; М_В 1:100, М_В 1:50;

5. Монтажный чертеж тепловой камеры (план и разрез) М 1:20; 1:50;

6. Конструкции прокладки тепловой сети: неподвижная и подвижная опоры; все разрезы (сечения) каналов М 1:100, М 1:20;

7. Спецификация оборудования и материалов.

Указания по выполнению отдельных разделов проекта.

Указания приводятся в последовательности, соответствующей рекомендуемому порядку выполнения проекта.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В разделе отмечаются особенности планировки города, количество кварталов, рельеф местности, расположение источника тепла. Приводятся климатологические данные для заданного района строительства:

а) расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции, а также средние за отопительный период и год;

б) продолжительность стояния температур наружного воздуха в течение отопительного периода;

в) продолжительность отопительного периода;

г) среднегодовая температура грунта на глубине вероятной прокладки трубопровода.

Климатологические данные принимаются по табл. 1.

Варианты

географического района строительства, климатических условий

и условий эксплуатации ограждающих конструкций

Табл. 1

Вариант	Географическое положение	t0	tоm	zоп	Зона влажности	Условия эксплуатации
1	Белгород	-23	-2,2	196	Сухая	А
2	Брянск	-25	-2,3	203	Нормальная	Б
3	Волгоград	-25	-3,4	182	Сухая	А
4	Вологда	-31	-4,8	228	Нормальная	Б
5	Воронеж	-26	-3,4	199	Сухая	А
6	Нижний Новгород	-30	-4,7	218	Нормальная	Б
7	Кострома	-31	-4,5	224	Нормальная	Б
8	Курск	-26	-3	198	Нормальная	Б
9	Санкт-Петербург	-26	-2,2	219	Влажная	Б
10	Липецк	-27	-3,9	199	Сухая	А
11	Йошкар-Ола	-34	-6,1	220	Нормальная	Б
Вариант	Географическое положение	t0	tоm	zоп	Зона влажности	Условия эксплуатации
12	Саранск	-30	-4,9	210	Сухая	А
13	Москва	-26	-3,6	213	Нормальная	Б
14	Мурманск	-27	-3,3	281	Влажная	Б
15	Новгород	-27	-2,6	220	Нормальная	Б
16	Оренбург	-31	-8,1	201	Сухая	А
17	Орёл	-26	-3,3	207	Нормальная	Б
18	Пенза	-29	-5,1	206	Сухая	А
19	Псков	-26	-2	212	Нормальная	Б
20	Саратов	-27	-5	198	Сухая	А
21	Смоленск	-26	-2,7	210	Нормальная	Б
22	Тамбов	-28	-4,2	202	Сухая	А
23	Тула	-27	-3,8	207	Нормальная	Б
24	Ижевск	-34	-6	223	Сухая	А
25	Ульяновск	-31	-5,7	213	Сухая	А
26	Челябинск	-34	-7,3	218	Сухая	А
27	Чебоксары	-32	-5,4	217	Нормальная	Б
28	Пермь	-35	-6,4	226	Нормальная	Б
29	Иваново	-29	-4,4	217	Нормальная	Б
30	Киров	-29	-3,7	219	Нормальная	Б

Примечания:

1. t_н5, t_оп, z_оп – по [2], таблица (графы 21, 23, 22 – соответственно).

2. Зона влажности – по [4] прил. 1* (с. 14).

3. Условия эксплуатации ограждающих конструкций – по [4], прил. 2 (с. 15) при нормальном влажностном режиме помещения, согласно табл. 1 (с. 1).

РАСЧЕТНАЯ ПЛОТНОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ ЖИЛОГО РАЙОНА И МИКРОРАЙОНА

Расчетную плотность населения, чел/га, территории жилого района рекомендуется принимать не менее приведенной в табл. 2, а территории микрорайона — не менее приведенной в табл. 3. Число зон различной степени градостроительной ценности территории и их границы определяются по согласованию с главным архитектором города (области, края) с учетом оценки стоимости земли, плотности инженерных и транспортных магистральных сетей, насыщенности общественными объектами, капиталовложений в инженерную подготовку территории, наличия историко-культурных и архитектурно-ландшафтных ценностей.

Табл.2

Зона различной степени градо­строительной ценности территории	Плотность населения территории жилого района, чел/га, для групп городов с числом жителей, тыс. чел.
	до 20	20-50	50-100	100-250	250-500	500-1000	Св. 1000
Высокая	130	165	185	200	210	215	220
Средняя	‑			180	185	200	210
Низкая	70	115	160	165	170	180	190

Примечания: 1. При строительстве в районах севернее 58° С.Ш., а также на площадках, требующих сложных мероприятий по инженерной подготовке территории, плотность населения следует увеличивать, но не более чем на 20 %.

2. В условиях реконструкции сложившейся застройки в центральных частях исторических городов, а также при наличии историко-культурных и архитектурно-ландшафтных ценностей в других частях плотность населения устанавливается заданием на проектирование.

3. В районах индивидуального усадебного строительства и в поселениях, где не намечается строительство централизованных инженерных систем, допускается уменьшать плотность населения, но принимать ее не менее 40 чел/га.

4*. В сейсмических районах расчетную плотность населения следует принимать в соответствии с региональными (территориальными) строительными нормами.

Табл.3

Зона различной степени градо­строительной ценности территории	Плотность населения на территорию микрорайона, чел/га, для климатических подрайонов
	IБ и часть подрайонов IА, IГ, IД и IIА севернее 58° С.Ш.	IВ, IIБ и IIВ севернее 58° С.Ш. и часть подрайонов IА, IГ, IД и IIА южнее 58° С.Ш.	Южнее 58° С.Ш., кроме части подрайонов IА, IГ, IД и IIА, входящих в данную зону
Высокая	440	420	400
Средняя	370	350	330
Низкая	220	200	180

Примечания: 1. Границы расчетной территории микрорайона следует устанавливать по красным линиям магистральных и жилых улиц, по осям проездов или пешеходных путей, по естественным рубежам, а при их отсутствии — на расстоянии 3 м от линии застройки. Из расчетной территории должны быть исключены площади участков объектов районного и общегородского значений, объектов, имеющих историко-культурную и архитектурно-ландшафтную ценность, а также объектов повседневного пользования, рассчитанных на обслуживание населения смежных микрорайонов в нормируемых радиусах доступности (пропорционально численности обслуживаемого населения). В расчетную территорию следует включать все площади участков объектов повседневного пользования, обслуживающих расчетное население, в том числе расположенных на смежных территориях, а также в подземном и надземном пространствах. В условиях реконструкции сложившейся застройки в расчетную территорию микрорайона следует включать территорию улиц, разделяющих кварталы и сохраняемых для пешеходных передвижений внутри микрорайона или для подъезда к зданиям.

2. В условиях реконструкции сложившейся застройки расчетную плотность населения допускается увеличивать или уменьшать, но не более чем на 10%.

3. В крупных и крупнейших городах при применении высокоплотной 2-, 3-, 4(5)-этажной жилой застройки расчетную плотность населения следует принимать не менее чем для зоны средней градостроительной ценности: при застройке площадок, требующих проведения сложных мероприятий по инженерной подготовке территории, — не менее чем для зоны высокой градостроительной ценности территории.

4. В сейсмических районах расчетную плотность населения необходимо принимать в соответствии с региональными (республиканскими) нормами, но, как правило, не более 300 чел/га,

5. При формировании в микрорайоне единого физкультурно-оздоровительного комплекса для школьников и населения и уменьшении удельных размеров площадок для занятий физкультурой, приведенных в п. 2.13 настоящих норм, необходимо соответственно увеличивать плотность населения.

6. При застройке территорий, примыкающих к лесам и лесопаркам или расположенных в их окружении, суммарную площадь озелененных территорий допускается уменьшать, но не более чем на 30%, соответственно увеличивая плотность населения.

7. Показатели плотности приведены при расчетной жилищной обеспеченности 18 м²/чел. При другой жилищной обеспеченности расчетную нормативную плотность Р, чел/га, следует определять по формуле:

,

где Р₁₈ — показатель плотности при 18 м²/чел.;

Н — расчетная жилищная обеспеченность, м².

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

При проектировании систем теплоснабжения для существующих городов и поселков расчетные данные о сезонных тепловых нагрузках следует принимать из проектов отопления и вентиляции. Однако проектную документацию использовать удается далеко не всегда. При перспективном строительстве расчетные расходы тепла рекомендуется принимать из типовых проектов с соответствующей корректировкой по климатическим условиям района строительства. Если проектные материалы отсутствуют, то тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение допускается определять по укрупненным показателям согласно [1] в зависимости от общей площади и численности населения. Общая площадь квартала «А» представляет собой произведение плотности жилого фонда на 1 га (м²/га) и площади квартала «А» (га). Плотность жилого фонда на 1 га территории следует принимать по табл. 2 (Табл. 2 принята по[3]). Количество жителей в квартале определяется, как частное от деления общей площади жилых зданий «А» на норму общей жилой площади на одного человека согласно [3] 18-23 м²/чел.

Для жилых районов городов и других населенных пунктов максимальный тепловой поток, на отопление жилых и общественных зданий:

, Вт (1)

Максимальный тепловой поток, на вентиляцию общественных зданий:

, Вт (2)

где К₁– коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий. При отсутствии данных следует принимать равным 0,25

, Вт (3)

К₂- коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий. При отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 года – 0,4, после 1985 г. – 0,6.

Таким образом:

, Вт (4)

q₀ – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1м²общей площади, принимаемый по [1] прил. 2;

А – общая площадь жилых зданий, м².

Максимальный тепловой поток, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

, Вт (5)

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

, Вт (6)

q_h– укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, Вт/чел. ([1] прил. 3);

m– число человек.

В теплый период времени года нагрузка на горячее водоснабжение снижается, так как повышается температура холодной воды, уменьшаются теплопотери в тепловых сетях и количество потребляемой горячей воды.

Средний тепловой поток, на горячее водоснабжение в теплый период времени года:

,Вт (7)

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

t^s_o– температура холодной воды в неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 15⁰С);

 - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимаемый при отсутствии данных для жилищно-коммунального хозяйства равным 0,8.

Данные расчетов сводятся в табл. 4

Табл. 4

№ квартала	Пл-дь кв., га F, га	Общая площадь А, м2	Число жителей	Тепловые потоки, Вт
				На отопление	На вентиляцию	На горячее водоснабжение
				Qomax	Qvmax	Qhm	Qhmax	Qshm
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Выполняется проверка по следующим формулам:

 Q_omax = 1,25q_o АQ_hm.max = 2,4Q_hm(8)

 Q_vmax = 0,15 q_o А

 Q_hm = q_h N

ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ТЕПЛОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

Текущие сезонные тепловые потоки при любых температурах наружного воздуха t_н, отличающихся от расчетных (t_о) определяются по формуле:

, Вт (9)

Q_р– расчетный тепловой поток;

t_i– средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, принимаемая для жилых зданий равной 18⁰С, для производственных – 16⁰С.

Средние тепловые потоки на отопление:

, Вт (10)

t_от– средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8⁰С и менее (отопительный период),⁰С

t_о– расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления,⁰С

Средние тепловые потоки на вентиляцию (при t_от):

, Вт (11)

Для удобства построения графики часовых тепловых потоков (МДж/ч) и годовой график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха – совмещают. В этом случае по оси ординат откладывают часовой тепловой поток (Q, МДж/ч), по оси абсцисс влево – температуры наружного воздухаt_н(через 5⁰С), причем за начало отсчета принимается расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (t_о); вправо – длительность стояния температур наружного воздуха () в часах. Тепловые потоки, рассчитанные по формулам (1-10) в Вт = Дж/с переводятся в кДж/ч, т. е. умножаются на 3600. Для упрощения градуировки по оси ординат результаты переводятся в МДж/ч. При построении зависимостиQ=f(t_н) следует знать, как меняются тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при изменении температуры наружного воздуха. Отопительный период наступает при удержании среднесуточной температуры наружного воздуха в течении трех суток + 8⁰С. В течение отопительного периода расход тепла на горячее водоснабжение остается постоянным. В летний период он тоже постоянен, но ниже. Следовательно на графике приt_н+8⁰С расход тепла на горячее водоснабжение будет изображаться прямойа-б, параллельной оси абсцисс с ординатой, равнойQ^s _hm– среднечасовому тепловому потоку в летний период. В интервале температур от +8⁰С доt_о тепловой поток на горячее водоснабжение показан прямойс-d, параллельной оси абсцисс с ординатой равнойQ_hm. Анализируя формулу (8) видно, что изменение тепловых потоков на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха носит линейный характер и графически может быть выражено прямой линией, построенной по координатам двух точек:

Рис. 1 График часовых тепловых потоков в зависимости от температуры наружного воздуха и годовой график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

При +8 ⁰С:, МДж/ч (12)

, МДж/ч (13)

При t_о:, МДж/ч (14)

, МДж/ч (15)

Таким образом, зависимость теплового потока на отопление и температуры наружного воздуха изображается наклонной прямой h-i. Точкаhсоответствует началу отопительного периода и минимальному тепловому потоку, а точкаt– максимальному тепловому потоку на отопление при температуреt_о.

Минимальный тепловой поток на вентиляцию при t= +8⁰Cсоответствует ординате точкиl, максимальная величина приt_н =t_осоответствует ординате точкиf. Для построения зависимости суммарного среднечасового теплового потокаQот температуры наружного воздуха складываются ординаты линий, изображающих зависимостиQ_hm=f(t_н);Q_v=f(t_н);Q_o=f(t_н). На рисунке эта зависимость показана ломаной линиейа-в-к-m.

Построение правой части графика, т.е. зависимости суммарного расхода тепла от длительности стояния температур наружного воздуха ведется следующим образом: разбить ось абсцисс от t_о доt_н=+8⁰Cна интервалы 5⁰(+8)(+5); (+5)(0); (0)(-5); (-5)(-10); (-10)(-15) и так далее доt_о. На линиик-mнаходят точки, соответствующие температурам +8, +5, 0, -5, -10 …t_о. Далее точки, лежащие на линии к-mпереносятся в правую часть графика. Для этого в направленииоткладывают длительность стояния соответствующих температур и восстанавливают перпендикуляры из этих точек до пересечения их с горизонтальными линиями, идущими от точек, лежащих на линиик-l-m. Например, точка 2 найдена следующим образом: из точки на осиt_н, соответствующей температуреt₁восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией к-m. Из полученной точки 1 ведут прямую, параллельную оси абсцисс. Из точки₁, лежащей на осии соответствующей длительности стояния температур наружного воздуха, равной и нижеt₁, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с горизонтальной линией, идущей из точки 1. Пересечение их дает точку 2. Линияm-n-p-tесть зависимость суммарного теплового потока от длительности стояния температур наружного воздуха. В точкуn, соответствующей концу отопительного периода (длительность которого равна₀) имеет место падения теплового потока с величиныдо величины, которая остается постоянной в летний период. Площадь, ограниченная замкнутой линиейo-m-n-p--s-o представляет собой годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района.

Годовой расход тепла определяется по формуле:

, Дж/год (16)

n_о– количество дней отопительного периода;

Z– число часов работы системы вентиляции в общественных зданиях, при отсутствии данных можно принять 16 часов;

24 – число часов работы системы отопления.

ВЫБОР СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И МЕТОДА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛА

Схема теплоснабжения в курсовом проекте задается руководителем и входит в задание. При открытой схеме теплоснабжения расчеты гидравлических режимов являются наиболее сложными по сравнению с закрытой схемой. Поэтому для более полного овладения навыками проектирования в курсовом проекте рекомендуется принимать открытую схему теплоснабжения. Данные методические указания составлены по открытой схеме теплоснабжения.

Как правило, за основу в двухтрубных тепловых сетях, где основной вид нагрузки отопление, принимают центральной качественное регулирование отпуска тепла на отопление.

В приведенных ниже формулах для расчета графиков регулирования отпуска тепла приняты следующие основные обозначения:

–расчетная температура внутреннего воздуха в ⁰С;

–произвольная (текущая) температура наружного воздуха в ⁰С для которой определяют температуры и расход воды;

–расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в ⁰С;

–температура наружного воздуха в точке излома графика температур воды ⁰С;

–температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети ⁰С;

- температура воды в подающем трубопроводе местных систем отопления после смешения ⁰С;

- температура воды в обратном трубопроводе местных систем отопления ⁰С;

- температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети ⁰С;

- температура воды в обратном трубопроводе местных систем вентиляции ⁰С;

–средняя температура нагревательных приборов систем отопления ⁰С;

–средняя температура поверхности нагрева калорифера ⁰С;

–температура горячей воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения ⁰С;

–коэффициент смешения.

Расходы тепла (тепловые потоки) Q, расходы водыG, температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети и местных систем, средние температуры для произвольной (текущей) температуры наружного воздухаt_нобозначены без дополнительных индексов. Те же величины при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопленияt₀, обозначены одним штрихом, а при температуре наружного воздухав точке излома графика – с тремя штрихами.

–средняя температура в калорифере при температуре t_н.

При центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке температуры воды в подающем трубопроводе тепловой сети ₁, после системы отопления₂₀и в подающем трубопроводе местных систем отопления_сопределяют по формулам:

(17)

(18)

(19)

- относительный расход тепла на отопление (19¹).

Данные расчетов сводятся в табл. 5.

Табл. 5

от +180С доtо	Q	1	2=20	с
	Q

В период высоких наружных температур возникает необходимость повышения температуры воды в подающем трубопроводе до значений, допустимых для всех потребителей тепла и в частности для нужд горячего водоснабжения, где температура воды должна поддерживаться не ниже 60⁰С (55⁰С непосредственно у потребителя). Таким образом, график «ломается» при значениях наружных температур от +8⁰С доt_н¹¹¹, когда температура воды в подающем трубопроводе поддерживается не ниже 60⁰С. Соответственно «излом» показывается и по линиям₂,_i. В диапазонеt_н¹¹¹t_н+8⁰С при постоянной температуре воды в подающем трубопроводе регулирование отопительной нагрузки осуществляется обычно местными пропусками. Периодическое отключение систем отопления предотвращает перегрев помещений. Число ежесуточной работы системы определяется из уравнения:

(19¹¹)

В связи с периодическим отключением отдельных отопительных установок общий расход воды в сети сокращается по мере повышения температуры наружного воздуха. Температуру обратной воды для этого диапазона принимают постоянной и равной .

В диапазоне осуществляется центральное качественное регулирование.

Регулирование отпуска тепла на вентиляцию

Для двухтрубных водяных тепловых сетей с подачей тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение температуру воды в подающем трубопроводе ₁принимают по отопительному графику. По характеру изменения температуры воды и расхода тепла на вентиляцию отопительный период делится на два диапазона.

1. В диапазоне ⁰Cпри переменной вентиляционной нагрузке температура в подающей линии постоянна. С увеличением вентиляционной нагрузки возрастает расход воды, что приводит к сокращению времени пребывания воды в калорифере и к росту температуры обратной воды. Регулирование расхода воды осуществляется с помощью регулировочного клапана РК по импульсу от температуры воздуха за калорифером. (См рис. 2).

τ_2В

τ_с

τ₂₀

τ₂

τ_1В= τ₁

Рис. 2 Принципиальная схема подключения калорифера к тепловым сетям. К – калорифер; РК – регулировочный клапан.

Неизвестное значение обратной воды _2Вопределяется решением уравнения (20) методом последовательных приближений:

(20)

В курсовом проекте линию _2Вв диапазоне⁰С можно построить по двум точкам прии приt_н = +8⁰С. Таким образом, в формуле (20) приt_н = +8⁰С,₁= 60⁰С.

⁰С

; ⁰С

; ⁰С

Относительный расход воды на отопление в диапазоне ⁰С определяется по формуле:

(21)

Относительный расход воды на вентиляцию и отопление в диапазоне ⁰С:

(22)

При относительные расходы воды на отопление и вентиляцию равны 1 (по принятому регулированию отпуска тепла).

РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

В открытых системах теплоснабжения разбор воды горячее водоснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в сети. При температуре воды в подающем трубопроводе равной 60 ⁰С, водоразбор ведется только из подающей линии. С повышением температуры сетевой воды (₁60⁰С) водоразбор осуществляется одновременно из обоих трубопроводов, в таком соотношении, чтобы температура воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60⁰С (55⁰С). В холодный период отопительного сезона при₂60⁰С разбор воды происходит только из обратной магистрали. Для смешения воды в абонентских узлах ввода предусматривается установка терморегуляторов (рис. 3). Изменение места и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический и тепловой режимы системы теплоснабжения. Выбор метода центрального регулирования производится в зависимости от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления, а также абонентского узла ввода.

β₂G_hm

G_hm

β₁G_hm

Рис. 3 Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке. С – смеситель. ОК – обратный клапан, РР – регулятор расхода.

Приведенное выше центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке применяется при отношении Q_hm/Q_0max0,15 и присоединении систем отопления и горячего водоснабжения к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (см. рис. 3). В этом случае расход воды на отопление поддерживается регулятором расхода РР и независит от нагрузки горячего водоснабжения. Величина водоразбора из подающей линииG_hd1и из обратнойG_hd2равна:

(23)

(24)

(25)

(24*)

(26)

При отношении Q_hm/Q_0max0,15 регулирование открытых систем производится по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения качественным или количественным методом.

ЦЕНТРАЛЬНОЕ КАЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПО СОВМЕСТНОЙ НАГРУЗКЕ (СКОРРЕКТИРОВАННЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК) применяют при соотношении 0,15Q_hm/Q_0max0,3. Регуляторы расхода в абонентских узлах ввода устанавливают перед ответвлением на горячее водоснабжение. Они поддерживают постоянный расход воды, равный расчетному на отопление. Водоразбор из подающей линии уменьшает поступление сетевой воды в систему отопления. Небаланс тепла на отопление компенсируется некоторым повышением температуры в подающем трубопроводе по сравнению с отопительным графиком. При этом методе регулирования строительные конструкции здания могут быть использованы в качестве аккумулятора тепла, выравнивающего неравномерности суточного графика теплопотребления.

Отношение среднего теплового потока на горячее водоснабжение к расчетному тепловому потоку на отопление:

(27)

Поправочный (балансовый) коэффициент к среднему потоку на горячее водоснабжение для компенсации небаланса теплоты на отопление, вызываемого неравномерностью суточного графика горячего водоснабжения =1,1.

Относительный расход воды на отопление и температуры воды в подающем и обратном трубопроводах ₁и₂определяется по формулам:

(28)

(28¹)

(29)

=(30)

(31)

(32)

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах:

(33)

(34)

Рис. 4 Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

На рис. 5 показан скорректированный график температур воды и изменение расхода волы на отопление. При температуре обратной воды₂₀60⁰С водоразбор осуществляется только из обратной магистрали. В этом диапазоне в систему отопления поступает расчетный расход водыG= 1, вследствие чего скорректированный график соответствует отопительному. При выполнении расчетов для построения скорректированного графика температур студент может использовать примеры.

τ₁^~

τ_c^~

τ₂^~

τ₁

τ_c

τ₂

t

t

Рис.5 Общий вид графиков: регулирования температуры в зависимости от t_ни относительного расхода воды на отопление.

КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ

При свободном располагаемом давлении на коллекторах станции применяется относительно редко. Принципиальная схема узла ввода показана на рис. 6.

Рис. 6 Схема абонентского ввода при открытой системе теплоснабжения и центральном качественном регулировании по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

Диафрагмы на подающем и обратном трубопроводах устанавливаются при начальной регулировке сети. Это осуществляется при включенной нагрузке горячего водоснабжения. Подбором соответствующих диаметров диафрагм обеспечиваются одинаковые давления в подающей и обратной линиях во всех абонентских вводах. В этих условиях расход воды у однотипных абонентов изменяется по одному закону. Расчет графиков производится по методике Соколова.[6].

τ₁^!!!

τ_2B^!!!

τ_2B

τ₂^!

τ₁^!

τ₁

t_н

t_н

t_н

β₂

β₁

Рис.7 Общий вид графиков: регулирования температуры воды на вентиляцию в зависимости от t_н; относительного расхода воды на вентиляцию; относительного расхода воды на ГВС из подающего и обратного трубопроводов.

СХЕМА И ТРАССА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

В расчетно-пояснительной записке курсового проекта должно быть четко и обстоятельно дано обоснование принятой схемы тепловых сетей ее преимуществ и недостатков.

При выборе схемы тепловых сетей следует стремиться к обеспечению максимальной надежности теплоснабжения при наименьших затратах. При проектировании теплоснабжения от одного теплоисточника в курсовом проекте можно принять радиальную схему с постоянным уменьшением диаметра трубопроводов по мере удаления их от источника тепла. Преимуществом радиальной схемы является простота и экономичность. Недостатком – нарушение теплоснабжения всех абонентов при аварии на одном участке. Для ликвидации аварии отпускается не более 24 часов.

Трасса в городах предусматривается в отведенных для инженерных сетей технических полосах, параллельно красным улицам, дорогам и проездам. При диаметре магистралей более 500 мм рекомендуется предусматривать резервные блокировочные перемычки на 70-75% расчетного расхода воды. В пределах городской застройки прокладку тепловых сетей принимают подземной в непроходных каналах (канальная прокладка трубопроводов имеет ограниченное применение из-за низкого качества работ при изоляции трубопроводов и высокой химической активности городских грунтовых вод). Вне городской застройки применяется надземная прокладка трубопроводов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ

Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:

, т/ч (35)

Коэффициент k₃, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице 6

Табл.6

Системы теплоснабжения	Значение k3
Открытая с тепловым потоком, МВт
100 и более	0,6
менее 100	0,8
Закрытая с тепловым потоком, МВт
100 и более	1,0
менее 100	1,2

При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k₃принимается равным нулю.

Для потребителей с тепловым потоком 10 МВт и менее суммарный расчетный расход воды следует определять при k₃=2,4.

, т/ч (36)

–расчетный расход воды на отопление;

- максимальный тепловой поток, Вт.

, т/ч (37)

–расчетный расход воды на вентиляцию;

- максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт.

, т/ч (38)

–среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение;

- среднечасовой тепловой поток, Вт.

Расчетный расход воды в неотопительный период следует определять по формуле:

_, т/ч (39)

, т/ч (40)

-максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение, Вт;

с – удельная теплоемкость воды, принимаемая в расчетах равной 4,187 кДж/(кг ⁰С);

t_c^s – температура холодной (водопроводной воды) в неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 15 ⁰С).

Расход воды в обратном трубопроводе двухтрубных водяных тепловых сетей открытых систем теплоснабжения принимается в размере 10% от расчетного расхода воды в подающем трубопроводе:

_, т/ч (41)

Т.к. гидравлические режимы водяных тепловых сетей следует разрабатывать не только для расчетного режима следует рассмотреть и режимы при максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из подающего трубопровода (⁰С) и максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из обратного трубопровода ().

При этом расход воды, в тепловых сетях открытых систем теплоснабжения определяется по формуле:

(42)

k₄ – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в зависимости от температурного графика регулирования отпуска тепла и режима водоразбора из тепловой сети, определяемый по таблице 7:

Табл.7

Режим водоразбора	Наименование трубопровода	Значение коэффициента k4 при центральном качественном регулировании
		По отопительной нагрузке	По совмещенной нагрузке отопления и ГВС
1	2	3	4
Максимальный из подающего трубопровода	Подающий обратный	1 -1,4	1,4 -1
Максимальный из обратного трубопровода	Подающий обратный	0,6 -1,8	1,2 -1,2

Для упрощения дальнейших расчетов данные сводятся в таблицы 8,9:

ТАБЛИЦА РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ ОТДЕЛЬНО НА ОТОПЛЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Табл. 8

№ кв.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

ТАБЛИЦА СУММАРНЫХ РАСЧЕТНЫХ РАХОДОВ ВОДЫ

Табл. 9

№ кв.	Рсчетный режим Gd1=Gd2	Водоразбор на ГВС из подающ. трубопр. tн111tн8 0С		Водоразбор на ГВС из обрат. трубопр. t0tнt2=60 0С		Неотопительный период tн8 0С
		GI d1	GI d2	GII d1	GII d2	GS d1	GS d2
1	2	3	4	5	6	7	8

По полученным данным составляется расчетная схема. Вся трасса разбивается на участки с постоянным расходом теплоносителя (так называемый расчетный участок). Для каждого участка наносятся следующие позиции:

№ участка

G, т/ч

V, м/с

l _n , м

d*s, мм

R,кгс/м²

где:

№ уч. – номер расчетного участка (рекомендуется начинать нумерацию участков от теплоисточника);

G – расчетный расход воды на данном участке, т/ч;

l_n – длина по плану, м;

d_nxS – наружный диаметр на толщину стенки трубы, мм;

R – удельное падение давления, кгс/м²;

V – скорость воды, м/с;

S – характеристика сопротивления, представляющая собой падение давления при единице расхода теплоносителя

S=Р/G²