4.2. Расчеты систем теплоснабжения Проектирование систем отопления и теплоснабжения

Проект системы отопления разрабатывается на основании технического задания заказчика, архитектурно-строительных чертежей и действующих строительных норм и правил. В проекте отопления предусматриваются источники теплоснабжения, автоматика теплового пункта, принципы построения систем отопления и теплоснабжения потребителей в соответствии с утвержденным техническим заданием на проектирование. В проекте отопления может быть предусмотрена также возможность дистанционного управления климатом по отдельным помещениям.

Исходными данными для проектирования системы отопления являются:

• Режимы теплопотребляющего оборудования;

• назначение, планировка и строительные конструкции здания;

• технологический проект и режим эксплуатации помещений;

• положение здания на участке строительства;

• климатические параметры

Проект системы отопления включает в себя описательную, текстовую часть и комплект чертежей в соответствии с требованиями нормативной документации.

Процесс создания проекта отопления имеет несколько этапов:

• Разработка эскизного проекта системы отопления.

• Разработка технико-экономического обоснования (ТЭО) создания системы отопления, состоящего из технического задания и коммерческого предложения.

• Разработка расчетных схем системы отопления.

• Разработка проектной документации на систему отопления, т.е. проект системы отопления и теплоснабжения.

На первом этапе проектирования определяется основная концепция системы отопления. Эта концепция выражается в форме эскизного проекта данной отопительной системы.

На втором этапе на основании утвержденного эскизного проекта и предварительных расчетов разрабатываются техническое задание, которое содержит описание создаваемой системы, и коммерческое предложение, в котором просчитываются затраты не ее создание.

Третий этап проектирования отопления — это проведение расчетов и разработка схем прокладки инженерных коммуникаций, согласование схем прокладок с заказчиком.

Разработка схем базируется на обязательных расчетах: теплотехнический расчет, определяющий теплопотери здания, расчет мощности отопительных приборов, гидравлический расчет магистралей отопления и их элементов, расчет основного отопительного оборудования. На этом этапе также разрабатываются чертежи размещения отопительных приборов и пультов, отопительных магистралей и их элементов.

Четвертый этап — это выполнение работ по составлению полных спецификаций на отопительное оборудование и материалы, а так же оформление проектной документации в виде, соответствующем установленным нормам и правилам.

Выполнение работ по всем четырем этапам позволяет создать полный пакет проектной документации по системе отопления и теплоснабжения, который и называется проектом отопления. Предлагаемые проекты отопительных систем позволяют качественно выполнить все дальнейшие монтажные работы по установке отопительного оборудования.

Система теплоснабжения может быть представлена сложной структурой взаимосвязей между различными объектами. В основе математической модели тепловой сети лежит граф. Как известно, граф состоит из узлов, соединенных дугами. В любой сети можно выделить свой набор узловых элементов. Так в теплоснабжении - это источники, тепловые камеры, потребители, насосные станции, запорная арматура и т.д.

Дугами графа являются участки тепловой сети - трубопроводы. Участок обязательно должен начинаться в каком-то узле и заканчиваться узлом.

Рис. 1

На рисунке 1 приведен пример того, как выглядит фрагмент тепловой сети, на плане местности. Участки трубопроводов, идущие между бетонными стенками каналов, заканчиваются у стен зданий и стенок колодцев. Очевидно, что напрямую использовать эту информацию для построения расчетной математической модели невозможно. С точки зрения модели это не более чем рисунок. И не удивительно, что долгое время на предприятиях, эксплуатирующих тепловые сети, совершенно независимо могли существовать службы занимающиеся ведением схем, чертежей, привязкой объектов сети к территории, паспортизацией сети и отделы, занимающиеся технологическими расчетами сетей.

Исходными данными для выполнения расчета являются:

1. расчетные тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, технологические нужды;

2. схема присоединения потребителя к тепловой сети;

3. расчетные температуры источника и потребителей;

4. наличие у потребителей, регулирующих устройств:

• регулятора расхода;

• регулятора температуры;

• регулятора отопления;

5. геометрические характеристики трубопроводной сети (длина, диаметр, шероховатость, сумма коэффициентов местных сопротивлений и расчетные коэффициенты теплопередачи участков трубопроводов);

6. геодезические отметки узлов сети (источников, узлов разветвления, насосных станций и потребителей);

7. располагаемый напор на источнике и напор подпиточного насоса;

8. Вид тепловой изоляции;

9. Толщина изоляции, глубина заложения трубопровода, тип грунта, среднегодовые температуры теплоносителя и окружающей среды.

В результате расчета определяются:

1. расходы воды, скорости и потери напора в трубопроводах тепловой сети;

2. напоры в узлах сети, в том числе располагаемые напоры у потребителей;

3. расчетные расходы воды у потребителей и температура воздуха внутри зданий;

4. расчетные расходы теплоносителя на тепловых вводах потребителя по всем видам нагрузок (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение);

5. номера элеваторов, диаметры сопел, диаметры шайб и места их установки;

6. температура теплоносителя в узлах сети;

7. нормативные тепловые потери в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети;

8. фактические тепловые потери в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети;

9. утечки воды из тепловой сети и систем теплопотребления;

10. потери тепловой энергии с утечками из тепловой сети и систем теплопотребления;

11. величина располагаемого напора у потребителей;

12. необходимый располагаемый напор на источнике.

Дросселирование избыточных напоров на абонентских вводах предусматривается с помощью сопел элеваторов и дроссельных шайб.

Дроссельные шайбы перед абонентскими вводами устанавливаются автоматически на подающем, обратном или обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического режима.

В результате расчета должно быть достигнуто:

• распределение теплоносителя между всеми подключенными системами теплопотребления в соответствии с расчетной тепловой нагрузкой;

• расчетная циркуляция воды в тепловых сетях;

• расчетные температуры внутреннего воздуха в отапливаемых помещениях.

В результате расчета определяются:

1. расходы и скорость движения теплоносителя;

2. потери напора в трубопроводах;

3. напоры в узлах сети, в том числе располагаемые напоры у потребителей;

4. температура теплоносителя в узлах сети;

5. утечки воды из тепловой сети и систем теплопотребления;

6. потери тепла в тепловой сети;

7. фактические температуры внутреннего воздуха у потребителей.

Если в результате расчета нельзя обеспечить необходимые расходы воды всем потребителям, то это означает, что заданного напора на источнике (источниках) недостаточно и требуется повторный расчет с новыми значениями напоров.