1)Виды потребления теплоты.

В системах централизованного теплоснабжения тепло расходуется на отопление зданий, нагревание приточного воздуха в установках вентиляции и кондиционирования, горячее водоснабжение а также технологические процессы промышленных предприятии. Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зависят от t наружного воздуха и других климатических условий района теплоснабжения (солнечной радиации, скорости ветр влажности воздуха). Если температура наружного воздуха paвна или выше нормируемой температуры воздуха в отапливаемом помещении, то тепловая энергия для отопления и вентиляции не требуется.

Таким образом, в системах отопления и вентиляции тепло расходуется не непрерывно в течение года, а только при сравнительно низких температурах наружного воздуха. Поэтому таких потребителей тепловой энергии принято называть СЕЗОННblМИ, а тепловые нагрузки - СЕЗОННblМИ ТЕПЛОВblМИ нагрузками.

Тепловая энергия в системах горячего водоснабжения и в технологических процессах промышленных предприятий расходуете непрерывно в течение года и мало зависит от температуры наружного воздуха. Поэтому тепловые нагрузки на горячее водоснабжение и технологические нужды считаются КРУГЛОГОДОВblМ ТЕПЛОВblМИ нагрузками.

2)Централизованное и местное теплоснабжение. Их достоинства и недостатки.

По источнику приготовления тепла различают два вида

систем теплоснабжения: 1) высокоорганизованное централизован­ное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии на ТЭЦ - теплофикация; 2) местное теплоснабжение от мелких котельных, индивидуальных отопительных печей и т. п. В местных системах происходит выработка тепловой энергии и её потребление. В централизованных системах теплоснабжение происходит выработка тепловой энергии её транспортировка и потребление. Централизованном теплоснабжении от ТЭЦ по сравнению с местным позволяет резко сократить расход топлива, улучшить тепловой комфорт, и уменьшить загрязнение воздушного бассейна, снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

3) Теплофикация и её преимущество.

Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной, совместной выработки тепловой и электрической энергии называ­ется теплофикацией. Теплофикация является высшей формой централизованного теплоснабжения.

При комбинированном способе энтальпия пара используется вначале для выработки электрической энергии, а затем тепловая энергия частично отработавшего пара используется для центра­лизованного теплоснабжения.

Сопоставление ориентировочных тепловых балансов при раз­дельной и комбинированной выработке тепловой и электрической энергии показывает, что общая доля полезного использования тепла при раздельной выработке при­мерно в двое меньше, чем на ТЭЦ.

Схема ТЭЦ:

Термодинамические пре­имущества теплофикации наглядно видны из цикла Ренкина в координатах т - s для обоих процессов :

К-котел; ПП- пароперегреватель; Т -турбина; Э- электрогенератор; ПТО- промежуточный теплообменник; Н- насос.

1-2 –сжатие воды в насосе

2-3 –нагрев воды

3-4 –негрев насыщенного пара

4-5 – перегрев пара в пароперегревателе

5-6-отвод пара в турбине

6-1 –отвод к промышленным теплообменникам.

В теплофикационной турбине частично отработавший пара с более высоком давлением подается к технологическому потребителю или подаётся в теплофикационные подогреватели на нагрев сетевой воды, т.е. его тепло используется полезно. КПД при идеальном цикле η =(Q_I+ Q_II)/(Q_I+ Q_II)=0,97-0,98%. В данном случае удельный расход топлива на выработку электрической энергии получается значительно меньше, чем при раздельном. Раздельный способ выработки электричества и тепла происходит в на районных котельных (η =0,9-0,95%), и на конденсационных эл. станциях, где происходит выделение теплоты происходит при конденсации пара в градирнях (η =0,4%).

4) Классификация систем по различным признакам.

1. По месту выработки тепловой энергии: местные , централизованные.

2. По количеству трубопроводов:

- однотрубные

- двухтрубные : (Т₁, Т₂) транспортируют Q_О, Q_В, Q_ГВ.

- трёхтрубные : Т₁ -транспортирует Q_О, Q_В, : Т₂ -транспоортирует Q_ГВ, : Т₃ -обратка Q_О, Q_В, Q_ГВ.

- четырёхтрубные: Т₁, Т₂ ,Т₃, Т₄0братка по горячей воде.

3. По способу прокладки труб: подземные и надземные

4. По способу присоединения к тепловой сети системы отопления: зависимая , на зависимая( система присоединяется через водоподогреватель).

5. По способу присоединения к тепловой сети системы ГВ:

- открытые- идет разбор воды непосредственно из ТС

- закрыты –т.е. система с водоподогревателям.

II. Горячее водоснабжение:

5) Общая характеристика централизованных и местных систем ГВ.

По месту расположения источника тепла системы горячего водоснабжения различаются на децентрализованные и централизованные. Децентрализованные системы обеспечиваются горячей водой от местных источников, размещенных в непосредственной близости от водоразборных приборов.

В централизованных системах горячая вода поступает к боль­шой группе потребителей из внешних тепловых сетей от ТЭЦ и районных котельных. Централизованное горячее водоснабжение от внешних водяных тепловых сетей бывает двух видов: с непосред­ственным водоразборном в открытых системах теплоснабжения и с нагревом местной водопроводной воды в подогревателях в закрытых системах теплоснабжения. Централизованное горячее водоснабжение от внеш­них паровых тепловых сетей также может быть двух видов: с нагревом водопроводной воды в пароводяных подогревателях и смешением водопроводной воды с паром.

6) Схема систем централизованного ГВ . Их классификация.

По месту расположения источника тепла системы горячего водоснабжения различаются на децентрализованные и централизованные. Децентрализованные системы обеспечиваются горячей водой от местных источников, размещенных в непосредственной близости от водоразборных приборов.

В централизованных системах горячая вода поступает к боль­шой группе потребителей из внешних тепловых сетей от ТЭЦ и районных котельных. Т.е. вода нагревается в одном укрупнённом источнике, для всех водоразборных точек здания (ИТП, ЦТП).

По характеру использования сетевой воды:

-открытые

-закрытые

По источнику давления обеспечивающему работу СГВ:

-под давлением от ТС

-под давлением от холодного водопровода

-под давлением создаваемого насосом

По разводке: верхняя и нижняя

По наличии и способу обеспечения циркуляции:

-без циркуляции

-с насосной циркуляцией

- естественной циркуляцией

По наличию и расположению БА:

- без БА

- с верхним баком-аккумулятором

- с нижним БА.

Примеры схем ГВ:

1. Централизованная системе, закрытая, с насосной циркуляцией, нижняя разводка, без ба, под давлением от хв.

2. Централизованная системе, закрытая, с естественной циркуляцией, верхняя разводка, без БА, под давлением от ХВ.

3. Централизованная системе, закрытая, с насосной циркуляцией, верхняя разводка, с верхним БА, под давлением от ХВ.

4. Централизованная системе, закрытая, с насосной циркуляцией, верхняя разводка, с нижним БА, под давлением от ХВ.

7) Виды потребления ГВ. Требования, предъявляемые к температуре ГВ.

Горячая вода расходуется по следующим видам потребления:

-бытовое

-в общественных зданиях

- коммунально-бытовое

-промышленная (технологическое)

В нутрии каждого вида потребления расход воды распределяется следующим образом

СГВ предусмотрена для подачи потребителям горячей воды с тем-ой 50-75°С

При пользовании горячей водой потребитель может снижать ее тем-ру смешивая с холодной водой в смесителях. Для санитарно-гигиенических процедур необходимая тем-ра 37-42°С,поэтому допускается снижение горячей воды до 40°С,в остальное время суток горячая вода должна поступать к потребителю с заданными параметрами. Прежде всего она должна соответствовать ГОСТ 2774-82 «Вода питьевая».Температура:

1. В открытых системах t^h ≥60°С

2. В закрытых системах или системах с ВП t^h ≥50°С

3. В местных системах t^h ≥60°С

4. Для вышеупомянутых пунктах t^h ≤75°С

5. В детских учреждениях в больницах t^h ≤37°С

6. В отдельных случаях применяется только кипяченная вода (столовой)

8)Особенности крупных систем ГВ.

Если крупные системы, т.е. высотные здания, здания большой протяженностью применяется система вертикального и горизонтального зонирования. Вертикальное зонирование применяется в зданиях с этажностью более 16-ти этажей. Из тех соображений что, давление в нижней точке может превысить допустимые пределы.

9)Определение секундных часовых и суточных расходов воды в СГВ.

Расчетные расходы воды на водоразбор необходимы для расчетных потерь давления (ГР), определение поверхности нагрева ВП, определение расхода БА, и расхода воды в сутки. Расход воды на водоразбор в каждый момент времени и за конкретный период времени является величиной случайной и следовательно определяется в соответствии с теорией вероятности. Основой для подсчета является вероятность включения приборов совершаемый за некоторый промежуток времени:

1) Максимально секундный расход на участке

.

U -количество потребителей во всем здании, исходя из того, что в двухкомнатной квартире проживает 3 человека.

N- количество водоразборных приборов,

q^h₀ =0.2 л/с,- секундный расход горячей воды одним прибором.

q^h_{hr u}, л/с – норма расхода горячей воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления)

Р- вероятность действия водоразборных приборов в здании.

Расчётный секундный расход горячей воды при водоразборе и на участках трубопроводов определяют по формуле:

-коэффициент зависящий от общего количества водоразборных приборов на расчётном участке и вероятности их действия в часы наибольшего водопотребления.

2)Для определения площади поверхности ВП необходимо знать максимальный часовой расход:

q^h_hr0 – расход горячей воды в час наибольшего водопотребления одним водоразборным прибором.

1. 3) Для определения объема бака-аккумулятора необходимо знать средний часовой расход воды:

Т=24 – число часов работы системы горячего водоснабжения,

q^h_Ui =120 л/с-норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки наибольшего водопотребления.

10) Гидравлический расчет подающих трубопроводов СГВ.

Гидравлический расчет подающих теплопроводов начинается после конструирования системы и составления аксонометрической схемы. Схема загружается(то есть разбивается на участки, указывается расход на участке и его длинна), расчёт ведётся последовательно от самого удалённого водоразборного прибора до водоподогревателя.

Гидравлический расчет служит для определения внутренних диаметров труб в сочетании с длинами трубопроводов и потерь давления в зависимости от расхода и скорости. Скорость в подающих теплопроводах не должна превышать 1,5 м/с, а в подводках к водоразборным приборам 2,5 м/с. Следовательно, для получения фактического значения скорости и потерь давления, необходимо табличное значение скорости воды умножить на коэффициент скорости K_w , и потери давления K_{R .}Т.е. ω_д= ω_т K_ω ;R_д= R_т К_R Па

Потери давления на расчётных участках определяется по формуле:

l –длина участка , м

k_l – коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях теплопроводов.

k_l=0.1- на стояке,

k_l=0.2 – на магистрали,

k_l=0.5- на входе в тепловой пункт.

R- удельные потери давления на трение.

Увязку потерь давления в стояках производят изменением диаметров отдельных участков стояков и магистралей. Невязка потерь давления по ответвлениям и стоякам не должна превышать 15%.

11) Циркуляция и её расчет в системах централизованного горячего водоснабжения. Определение потерь теплоты подающими трубопроводами.

В циркуляционных системах горячего водоснабжения различа­ются два основных вида гидравлических режимов: режим макси­мального водоразбора и режим циркуляции при полном отсутст­вии водоразбора. Гидравлические режимы протекают по-разному, в зависимости от наличия или отсутствия в системе аккумулир,ую­щих емкостей.

Циркуляция необходима для предотвращения остывания горячей воды в разводящих трубопроводах при незначительном водо­разборе или полном его прекращении, ЦИРКУЛЯЦИЯ может быть непрерывной в течение всего периода пользования горячей водой и кратковременной, Непрерывная циркуляция применяется в си­стемах горячего водоснабжения крупных жилых домов, гостиниц, детских и различных лечебно-профилактических учреждений, где водоразбор возможен в любое время суток. В душевых промыш­JleHHbIX предприятий, спортивных комплексов и других периоди­ческих потребителей горячая вода используется только в опреде­лённoe время суток. Поэтому в таких системах после длительного перерыва пользования горячей водой циркуляция должна вклю­чаться за 30 мин до возобновления водоразбора, чтобы за это время остывшая вода могла прогреться

Определение циркуляционных расходов.

Циркуляционные расходы распределяются между ответвлениями пропорционально потерям тепла этих ответвлений.

Общий циркуляционный расход:

t=10- разность температур горячей воды на выходе из водоподогревателя и у самой удалённой водоразборной точки,

=1,поправочный коэффициент на конструкцию стояка.

Q^ht, Вт –теплопотери теплопроводами по всему зданию.

Циркуляционные расходы воды на магистральных участках теплопроводов состоят из циркуляционных расходов стояков, находящихся впереди по ходу движения воды.

Расчёт начинается с предварительного определения циркуляционных расходов воды в узлах. Расчёт производится в 2 этапа:

1. Расчёт потерь давления в подающих теплопроводах при условии отсутствия водоразбора и пропуска только циркуляционных расходов воды.

2. 2. Расчёт потерь давления в циркуляционных теплопроводах при условии пропуска циркуляционных расходов.

Производится он аналогично расчёту подающих трубопроводов. Потери давления на расчётных участках определяются с использованием таблиц гидравлического расчёта.

Диаметры циркуляционных трубопроводов принимают на 1-2 калибра меньше диаметров соответствующих участков подающих трубопроводов. Циркуляционные стояки рассчитывают на разность давлений в местах соединения их с подающими стояками и циркуляционной магистралью. Разность потерь давления в различных циркуляционных кольцах допускается не более 15%. При невозможности увязки потерь давления путём изменения диаметров трубопроводов следует предусматривать установку шайб у основания циркуляционных стояков. Диаметр(мм) отверстия шайбы

Потери теплоты подающими теплопроводами определяется по с учётом нормативных указаний.

к=11.6 Вт/(м²С) – коэффициент теплопередачи , неизолированного стального трубопровода

d_н –наружный диаметр труб, м.

t_ср- средняя температура на участке, С

t_окр – температура окружающей среды, С, это температура окружающей среды, в которой находится расчётный трубопровод. При прокладке в бороздах, шахтах сантехнических кабин, вертикальных каналах 23 ⁰С. При прокладке трубопровода в не отапливаемых подвалах 5 ⁰С , на чердаке 10 ⁰С.

=0.6- коэффициент эффективности тепловой изоляции(на изолированном участке)

L – длина участка, м.

В системах горячего водоснабжения с полотенцесушителями к сумме потерь тепла стояком прибавляется сумма потерь тепла полотецесушителями присоединённых к стояку.

12) Типы аккумуляторов горячей воды и режим их работы.

Поскольку потребление горячей воды не равномерно по часам суток и дням недели, подача тепла на нужды отопления и вентиляции непрерывна, то постоянно происходит нарушение отопительно-вентиляционных режимов потребления. Для устранения которых требуется увеличение мощности источника тепла. Установка БА позволяет устранить колебания температур при max и min расходе и уменьшить расчетную производительность местных водоподогревателей, что уменьшает нагрузку на источники тепла и в значительной мере устраняет разрегулировку системы.

БА устанавливают для :

- выравнивания потребления горячей воды при неравномерном потреблении и неограниченной мощности тепла

- для выравнивания и ограничения давления в трубопроводах СГВ

- для противокоррозийной и противонакипной обработки.

БА классифицируют:

- по расположению ( верхний, нижний).

- открытый, закрытый.

- по принципу аккумулирования: 1) t=const, V –переменная

2) t -переменная, V =const.

Места установки БА: в закрытых системах ИТП и ЦТП, в открытых системах или на источнике тепла или для абонента. А также в местных системах в верхней или нижней точке.

Аккумуляторы бывают прямоугольной и цилиндрической формы. Бак должен иметь лазы с закрывающимися крышками, а при высоте более 1,5 м- и внутренние лестници. Внутри баки покрываются антикоррозийной защитой, с наружи ёмкость теплоизолируется и окрашивается.

Прямоугольные аккумуляторы допускается использовать только при верхнем размещении, потому что они не рассчитаны для работы под избыточным давлением. Баки оборудуются пароотводящими патрубками, сообщением с атмосферой, и переливным устройством. Конструкция аккумулятора должна предусматривать слив горячей воды на высоте 1 м от днища бака и отвод воды в систему горячего водоснабжения на высоте не менее 50 мм от днища.

При нижнем расположении используют только цилиндрические баки, рассчитанные на рабочее давление 0,6 МПа. В качестве аккумуляторов пригодны также механические фильтры . Нижние баки-аккумуляторы всегда находятся под давлением, поэтому должны иметь предохранительные клапаны. Количество баков принимается не менее двух, каждый по 50 % рабочего объёма.

13) Интегральный график подачи и потребления горячей воды. Требуемая емкость БА.

Поскольку потребление горячей воды не равномерно по часам суток и дням недели, а подача тепла на нужды отопления и вентиляции непрерывно, то постоянно происходит нарушение отопительно-вентиляционных режимов потребления. Для устранения нарушений требуется повышение мощности источника тепла. Установка баков аккумуляторов позволяет устранить колебания температур при максимальном и минимальном расходе и изменить расчетную производительность местных водоподогревателе, что уменьшит нагрузку на источник тепла и в значительной мере устранит разрегулировку системы.

Требуемый объем БА определяется при помощи построения интегрального графика расхода и подачи горячей воды. Интегральный график строят на основания суточного графика потребления горячей воды. Последний строится на основании практических данных ( по расходу воды по часам суток). Также строится график расхода теплоты по часам суток в зависимости от расхода гор. воды. Линия подачи не должна пресекать линию потребления ( иногда касаться). Объем БА определяется как максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и расхода горячей воды. Объём бака определяем по формуле , м³

А_мах- максимальная разность ординат интегрального графика потребления и подачи тепла. t^max_Г=75C, t^min_Г=40C

Для определения объема бака-аккумулятора необходимо знать средний часовой расход воды:

На интегральном графике находим максимальную разность подачи и потребления теплоты, и высчитываем необходимый объём бака.

Полный запас теплоты в баке:

, 10⁵ кДж

Температура в это время минимальная. Постоянный запас теплоты в баке:

, 10⁵ кДж

Количество полезной теплоты в баке накопленной с 0 до 18 ч. 10⁵ кДж

При подборе бака- аккумулятора его объём увеличиваем на 10-15%.

15) Способ подключения СГВ к ТС по открытым комбинированным схемам.

Открытые системы:

1) Присоединенная зависимая схема:

Смешение происходит в смесителях ТРД и ТРЖ. В результате смешения Р_СГВ≈ Р_{Магистрали} , поэтому для осуществления циркуляции в системе СГВ циркуляционный трубопровод врезают за местом отбора воды и после дроссельной шайбы. ∆ Р_Ш = Р_{Магистрали} -Р_СГВ.

2) Присоединенная не зависимая схема:

При давлении в обратном трубопроводе не достаточном для подачи в систему СГВ необходимо ставить повысительные насосы. В данном случае система отопления присоединена не зависимо от ТС

Комбинированные системы:

1) При недостатке мощности источника тепла, а также для снижения температуры воды возвращаемая источнику тепла используется схема “Свердловск Энерго”

+: -уменьшение объёма водоподготовки 30-40 %

-уменьшение потерь на эл. энергию.

-: удорожание ТП

2) При значительных отборах воды из подающего трубопровода как правило сокращается расход воды на систему отопления, что приводит к её разрегулировке и не прогреву помещения. Эта схема позволяет реализовать однотрубную систему отопления Q_ГВ≥ Q_ОТ.

+: -упрощение и удешевление ТП

- возможность реализации однотрубной системы

-возможность использования для СГВ низко потенциальной отработанной теплоты ТЭЦ

-: - усложнение и удорожание станционной водоподготовки

- нестабильность качества воды при зависимом присоединении в системах водоснабжения

- не стабильный гидравлический режим ТС связанный с переменным расходом воды в обратке

- Усложнение контроля на герметичностью системы, т.к. расход подпитки не характеризует плотность системы.

14) Способы подключения СГВ к ТС по закрытой схеме.