Приложение б

Примеры расчетов.

Б1. Исходные данные.

Примеры расчетов, приведенные в настоящем приложении, соответствуют следующим исходным данным:

• генеральный план района показан на рисунке В1;

• количество этажей жилых зданий – 9;

• температура сетевой воды на выходе из источника теплоты – плюс 140⁰С;

• показатель степени n в формулах для расчета температурного графика: n=0,29;

• расчетная температура воздуха для проектирования отопления и вентиляции – минус 140⁰С;

• уровень грунтовых вод 2,6 м.

• Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной и ниже данной

Температура наружного воздуха, 0С
-45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
		2	5	28	126	420	930	1650	3100	4368

Расчетные примеры приводятся для открытых и закрытых систем теплоснабжения, с учетом как бесканальной прокладки, так и прокладки трубопроводов в непроходных каналах.

Б2. Определение расчетных тепловых нагрузок, построение графиков расхода теплоты.

Б2.1. Определение расчетных тепловых нагрузок.

Для проведения расчетов кварталы на генеральном плане пронумерованы. Ниже приводится пример расчета для квартала №1, полностью результаты расчета сведены в таблицу Б2.1.

Площадь территории квартала, определенная по генеральному плану района путем измерения сторон прямоугольника, образующего квартал, с учетом масштаба;

Общая площадь жилого фонда квартала:

здесь f=3700 м²/га - плотность жилого фонда, определенная по таблице Г1 для девятиэтажной застройки.

Количество жителей района:

m₁=A₁/18=24913/18=1384;

Расчетная тепловая нагрузка на отопление:

q_о=69 Вт/м² - тепловой поток на отопление 1 м² жилой площади, определенный по таблице Г1 для зданий постройки до 1999 г.

К₁ – коэффициент, учитывающий тепловую нагрузку на отопление общественных зданий, принят равным 0,25.

Расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию:

здесь К₂ - коэффициент, учитывающий долю тепловой нагрузки на вентиляцию общественных зданий, принят равным 0,6 (здания постройки после 1985 г).

Среднечасовая тепловая нагрузка на ГВС в отопительный период:

здесь а =105 л – среднесуточная норма потребления горячей воды на одного жителя, принята по СНиП 2.04.01 для зданий с ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, оборудованными душами;

b – расход горячей воды в общественных зданиях, принят равным 25 л на одного жителя;

- расчетная температура горячей воды, принята равной 55⁰С;

- расчетная температура холодной водопроводной воды в отопительный период, принята равной 5⁰С;

с=4,19 кДж/кг/К – удельная теплоемкость воды.

Максимальная часовая тепловая нагрузка на ГВС в отопительный период, МВт:

Среднечасовая тепловая нагрузка на ГВС в летний период:

- расчетная температура холодной водопроводной воды в летний период, принята равной 15⁰С;

Максимальная часовая тепловая нагрузка на ГВС в летний период:

Суммарная тепловая нагрузка в отопительный период:

Максимальная суммарная тепловая нагрузка в отопительный период, МВт:

(1.8)

В таблице Б2.1 также представлены суммарные по району значения тепловых нагрузок.

В качестве дополнительного примера приведены результаты расчета тепловых нагрузок с другим значением q_о=33 Вт/м² (для зданий постройки после 1999 г.)

При этом, соответственно:

МВт

Результаты второго варианта расчета представлены в таблице Б2.2

Таблица Б2.1 - Определение расчетных тепловых нагрузок (q_о=69 Вт/м²)

№ квартала	S, га	А, м2	m	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт
1	6,73	24913	1384	2,26	0,13	0,59	1,42	2,98	3,81	0,38	0,91
2	6,70	24775	1376	2,24	0,13	0,59	1,41	2,97	3,79	0,38	0,90
3	6,73	24913	1384	2,26	0,13	0,59	1,42	2,98	3,81	0,38	0,91
4	6,77	25050	1392	2,27	0,13	0,60	1,43	3,00	3,83	0,38	0,91
5	6,77	25050	1392	2,27	0,13	0,60	1,43	3,00	3,83	0,38	0,91
6	6,77	25050	1392	2,27	0,13	0,60	1,43	3,00	3,83	0,38	0,91
7	6,77	25050	1392	2,27	0,13	0,60	1,43	3,00	3,83	0,38	0,91
8	7,12	26358	1464	2,39	0,14	0,63	1,50	3,15	4,03	0,40	0,96
9	7,12	26358	1464	2,39	0,14	0,63	1,50	3,15	4,03	0,40	0,96
10	7,20	26633	1480	2,41	0,14	0,63	1,52	3,19	4,07	0,41	0,97
11	8,65	32012	1778	2,90	0,17	0,76	1,83	3,83	4,90	0,49	1,17
12	7,12	26358	1464	2,39	0,14	0,63	1,50	3,15	4,03	0,40	0,96
13	6,70	24775	1376	2,24	0,13	0,59	1,41	2,97	3,79	0,38	0,90
14	6,70	24775	1376	2,24	0,13	0,59	1,41	2,97	3,79	0,38	0,90
15	6,70	24775	1376	2,24	0,13	0,59	1,41	2,97	3,79	0,38	0,90
16	8,75	32365	1798	2,93	0,17	0,77	1,85	3,87	4,95	0,49	1,18
Сумма по району	113,3	419213,0	23289,6	38,0	2,2	10,0	23,9	50,2	64,1	6,4	15,3

Таблица Б2.2 - Определение расчетных тепловых нагрузок (q_о=33 Вт/м²)

№ квартала	S, га	А, м2	m	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт
1	6,73	24913	1384	1,08	0,13	0,59	1,42	1,80	2,63	0,38	0,91
2	6,70	24775	1376	1,07	0,13	0,59	1,41	1,79	2,62	0,38	0,90
3	6,73	24913	1384	1,08	0,13	0,59	1,42	1,80	2,63	0,38	0,91
4	6,77	25050	1392	1,08	0,13	0,60	1,43	1,81	2,65	0,38	0,91
5	6,77	25050	1392	1,08	0,13	0,60	1,43	1,81	2,65	0,38	0,91
6	6,77	25050	1392	1,08	0,13	0,60	1,43	1,81	2,65	0,38	0,91
7	6,77	25050	1392	1,08	0,13	0,60	1,43	1,81	2,65	0,38	0,91
8	7,12	26358	1464	1,14	0,14	0,63	1,50	1,91	2,79	0,40	0,96
9	7,12	26358	1464	1,14	0,14	0,63	1,50	1,91	2,79	0,40	0,96
10	7,20	26633	1480	1,15	0,14	0,63	1,52	1,93	2,82	0,41	0,97
11	8,65	32012	1778	1,39	0,17	0,76	1,83	2,32	3,38	0,49	1,17
12	7,12	26358	1464	1,14	0,14	0,63	1,50	1,91	2,79	0,40	0,96
13	6,70	24775	1376	1,07	0,13	0,59	1,41	1,79	2,62	0,38	0,90
14	6,70	24775	1376	1,07	0,13	0,59	1,41	1,79	2,62	0,38	0,90
15	6,70	24775	1376	1,07	0,13	0,59	1,41	1,79	2,62	0,38	0,90
16	8,75	32365	1798	1,40	0,17	0,77	1,85	2,34	3,42	0,49	1,18
Сумма по району	113,3	419213,0	23289,6	18,2	2,2	10,0	23,9	30,4	44,3	6,4	15,3

Б2.2. Построение графиков расхода теплоты

Для построения графиков расхода теплоты использованы результаты расчетов тепловых нагрузок, представленные в таблице Б2.1, при этом учитываются суммарные по району значения:

Q_op – сумарная расчетная тепловая нагрузка на отопление;

Q_вp – сумарная расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию;

– сумарная средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение;

– сумарная максимальная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение;

В таблице Б2.3 представлены результаты расчета тепловых нагрузок в зависимости от температуры наружного воздуха. Для удобства построения графиков расчет выполнен для нескольких значений температур наружного воздуха с интервалом 5⁰С. Первая строка таблицы соответствует температуре t_но, и в ней записаны расчетные значения тепловых нагрузок. Тепловые нагрузки на ГВС считаются независящими от температуры наружного воздуха. Температура наружного воздуха, соответствующая началу и концу отопительного периода, принята равной +8⁰С.

Ниже приводится пример расчета для t_н=-20⁰С.

Тепловая нагрузка на отопление:

МВт;

здесь t_вр – расчетная температура воздуха внутри помещений, принята равной +18⁰С.

Тепловая нагрузка на вентиляцию:

МВт,

здесь t_нв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, принято t_нв= t_но=-25⁰С;

Суммарная тепловая нагрузка:

Суммарная максимальная тепловая нагрузка:

Таблица Б2.3 – результаты расчета тепловых нагрузок в зависимости от температуры наружного воздуха

tн, 0С	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт
-25	38,0	2,2	10,0	23,9	50,2	64,1
-20	33,6	2,0	10,0	23,9	45,5	59,5
-15	29,1	1,7	10,0	23,9	40,8	54,8
-10	24,7	1,5	10,0	23,9	36,1	50,1
-5	20,3	1,2	10,0	23,9	31,5	45,4
0	15,9	0,9	10,0	23,9	26,8	40,7
8	8,8	0,5	10,0	23,9	19,3	33,3
>8 (летний период)	0	0	6,4	15,3	6,4	15,3

На основе данных таблицы Б2.3 построены графики изменения тепловых нагрузок в зависимости от температуры наружного воздуха, а также график продолжительности тепловых нагрузок, т.е., график зависимости величины Q от количества часов n, которое принимается по данным таблицы Г3. Начало графика продолжительности тепловых нагрузок (n=0) принято соответствующим температуре t_но и тепловой нагрузке Q_p, значения температур ниже t_но не учитывались. Графики представлены на рисунке Б2.1.

Рисунок Б2.1 – графики расхода теплоты

Б3. Центральное регулирование отпуска теплоты.

Примеры расчетов по регулированию отпуска теплоты выполнены на основе данных таблицы Б2.3 для закрытых и открытых систем.

Б3.1. Выбор способа регулирования.

Отношение средней тепловой нагрузки на ГВС и расчетной нагрузки на отопление равно:

С учетом рекомендаций таблиц 2.3 и 2.4, принимается регулирование по совмещенной нагрузке отопления и ГВС с повышенным температурным графиком, как для закрытых, так и для открытых систем..

Б3.2. Закрытые системы теплоснабжения.

Для расчета температурных графиков принимаются следующие значения расчетных температур теплоносителя, соответствующие t_н= t_но=-25⁰С:

расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали

(задано);

расчетная температура в подающем трубопроводе местных систем отопления

расчетная температура сетевой воды на выходе из местных систем отопления

Значения тепловых нагрузок на отопление при различных температурах наружного воздуха приняты по таблице Б.2.3.

Б3.2.1. Расчет отопительного температурного графика

_{Результаты расчета температур сетевой воды в подающей магистрали τ1, в подающем трубопроводе местных систем отопления τ3, и на выходе из местных систем отопления τ2о представлены в таблице Б.3.1.}

Ниже приводится пример расчета для t_н=-20⁰С.

_{Относительная тепловая нагрузка на отопление:}

Разность расчетных температур сетевой воды:

разность расчетных температур теплоносителя в местных системах отопления:

расчетный температурный напор отопительных приборов:

_{температура в подающем трубопроводе местных систем отопления:}

_{температура на выходе из местных систем отопления:}

_{температура сетевой воды в подающей магистрали:}

_,

_здесь

_{По данным таблицы Б3.1 построены графики (рисунок Б3.1). На графике также показан излом при τ1=70}⁰_{С, а таблица Б3.1 дополнена строкой, соответствующей точке излома (температура наружного воздуха в точке излома ).}

_{Таблица Б3.1 – Расчет отопительного температурного графика}

tн, 0С	Qo МВт		τ1, 0С	τ3, 0С	τ2о, 0С
-25	38	1,00	140	95	70
-20	32,3	0,88	127,4	87,7	65,6
-15	28,0	0,77	114,7	80,1	60,9
-10	23,8	0,65	101,7	72,4	56,1
-5	19,5	0,53	88,5	64,4	51,0
0	15,3	0,42	74,9	56,1	45,6
8	8,5	0,23	52,2	41,7	35,9
1,7	13,8	0,38	70,0	53,1	43,7

Рисунок Б3.1 – Температурный график закрытой системы теплоснабжения.

Б3.2.2. Расчет повышенного температурного графика.

_{При регулировании по совмещенной нагрузке на отопление и ГВС расход сетевой воды принимается из расчета потребностей отопления и вентиляции. Для компенсации снижения температуры сетевой воды на входе в системы отопления при работе систем ГВС применяется повышенный температурный график.}

_{Для расчета повышенного графика} определяется балансовая нагрузка на ГВС:

Значение повышенной температуры , соответствующей точке излома температурного графика, определено по формуле:

где - температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома температурного графика;

- температура нагреваемой воды после первой ступени водоподогревателя, принята равной:

- температура сетевой воды в обратном трубопроводе в точке излома температурного графика (таблица Б.3.1).

Значение отложено в точке излома и соединено с расчетной точкой (рисунок Б3.1).

Б3.2.3. Расчет температуры τ₂ в обратном трубопроводе после первой ступени водоподогревателя системы ГВС.

Произведен расчет трех значения температуры сетевой воды в обратном трубопроводе τ₂ на выходе из первой ступени водоподогревателя.

В точке излома температурного графика:

в расчетных условиях (t_н= t_но):

в точке, соответствующей условию =55+10=65⁰С:

По найденным трем значениям построен график τ₂ (рисунок Б3.1).

Б3.3. Открытые системы теплоснабжения.

Для расчета температурных графиков принимаются следующие значения расчетных температур теплоносителя, соответствующие t_н= t_но=-25⁰С:

расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали

(задано);

расчетная температура в подающем трубопроводе местных систем отопления

расчетная температура сетевой воды на выходе из местных систем отопления

Значения тепловых нагрузок на отопление при различных температурах наружного воздуха приняты по таблице Б.2.3.

Б3.3.1. Расчет отопительного температурного графика

_{Результаты расчета температур сетевой воды в подающей магистрали τ1, в подающем трубопроводе местных систем отопления τ3, и на выходе из местных систем отопления τ2о представлены в таблице Б.3.2.}

Ниже приводится пример расчета для t_н=-20⁰С.

_{Относительная тепловая нагрузка на отопление:}

Разность расчетных температур сетевой воды:

разность расчетных температур теплоносителя в местных системах отопления:

расчетный температурный напор отопительных приборов:

_{температура в подающем трубопроводе местных систем отопления:}

_{температура на выходе из местных систем отопления:}

_{температура сетевой воды в подающей магистрали:}

_,

_здесь

_{По данным таблицы Б3.2 построены графики (рисунок Б3.2). На графике также показан излом при τ1=60}⁰_{С, а таблица Б3.2 дополнена строкой, соответствующей точке излома (температура наружного воздуха в точке излома ).}

_{Таблица Б3.2 – Расчет отопительного температурного графика}

tн, 0С	Qo МВт		τ1, 0С	τ3, 0С	τ2о, 0С
-25	36,5	1,00	140,0	95,0	60,0
-20	32,3	0,88	127,3	87,5	56,6
-15	28,0	0,77	114,3	79,8	53,0
-10	23,8	0,65	101,3	72,0	49,2
-5	19,5	0,53	87,9	63,9	45,1
0	15,3	0,42	74,3	55,5	40,8
8	8,5	0,23	51,6	41,1	33,0
5	11,0	0,30	60,3	46,7	36,1

Рисунок Б3.2 – Температурный график открытой системы теплоснабжения.

Б3.3.2. Расчет повышенного температурного графика.

_{При регулировании по совмещенной нагрузке на отопление и ГВС расход сетевой воды принимается из расчета потребностей отопления и вентиляции. Для компенсации снижения расхода сетевой воды на входе в системы отопления при ее разборе на нужды ГВС применяется повышенный температурный график.}

Для расчета повышенного графика определяется балансовая нагрузка на ГВС:

Значение повышенной температуры , соответствующей точке излома температурного графика, определено по формуле:

где - температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома температурного графика.

Значение отложено в точке излома и соединено прямой линией с расчетной точкой (рисунок Б3.2).

Б4. Разработка плана трассировки теплопроводов и гидравлический расчет в первом приближении.

Б4.1. План трассировки теплопроводов и определение расходов сетевой воды.

При разработке плана трассировки теплопроводов принято решение о присоединении квартальных сетей к магистральным трубопроводам через центральные тепловые пункты (ЦТП). Всего в проектируемой системе предусмотрены 4 ЦТП, тепловые нагрузки которых приведены в таблицах Б4.1 и Б4.2. План трассировки теплопроводов показан на рисунке В1 приложения В.

_{Ниже приводятся два примера расчета распределения тепловых нагрузок по ЦТП и расходов сетевой воды – для случая регулирования по совмещенной тепловой нагрузке на отопление и ГВС, и для регулирования по нагрузке отопления при смешанной схеме подключения подогревателей системы ГВС.}

Б4.1.1. Распределение тепловых нагрузок по ЦТП и расчет расходов сетевой воды (регулирование по совмещенной тепловой нагрузке на отопление и ГВС)

Расчет выполнен на основе данных таблицы Б2.1 и плана (рисунок В1), его результаты представлены в таблице Б4.1 (закрытые системы). Ниже приводится пример расчета расходов сетевой воды для ЦТП №1.

Расчетный расход сетевой воды на отопление, т/ч :

;

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию, т/ч:

Суммарный расчетный расход сетевой воды , т/ч:

Расчетный летний расход сетевой воды, т/ч:

Таблица Б4.1 – распределение тепловых нагрузок и расходов сетевой воды по ЦТП (регулирование по совмещенной тепловой нагрузке на отопление и ГВС), закрытая система.

№ ЦТП	№ квар-тала	Кварталы					ЦТП
		, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт		МВт	МВт	, МВт	т/ч	т/ч	, МВт	, МВт
1	8	3,15	2,39	0,14	0,96	12,43		9,40	0,56	3,79	115,4	6,8	122,3	81,4
	9	3,15	2,39	0,14	0,96
	12	3,15	2,39	0,14	0,96
	13	2,97	2,24	0,13	0,90
2	11	3,83	2,90	0,17	1,17	13,63		10,32	0,61	4,16	126,6	7,5	134,1	89,3
	14	2,97	2,24	0,13	0,90
	15	2,97	2,24	0,13	0,90
	16	3,87	2,93	0,17	1,18
3	1	2,98	2,26	0,13	0,91	11,93		9,02	0,53	3,64	110,8	6,5	117,3	78,1
	2	2,97	2,24	0,13	0,90
	3	2,98	2,26	0,13	0,91
	5	3,00	2,27	0,13	0,91
4	4	3,00	2,27	0,13	0,91	12,18		9,22	0,55	3,72	113,1	6,7	119,8	79,8
	6	3,00	2,27	0,13	0,91
	7	3,00	2,27	0,13	0,91
	10	3,19	2,41	0,14	0,97
Σ		50,2	38,0	2,2	15,3	50,2		38,0	2,2	15,3	466,0	27,6	493,5	328,7

Б4.1.2. Распределение тепловых нагрузок по ЦТП и расчет расходов сетевой воды (регулирование по тепловой нагрузке на отопление, смешанное присоединение подогревателей системы ГВС)

Расчет выполнен на основе данных таблицы Б2.2 и плана (рисунок В1), его результаты представлены в таблице Б4.2 (закрытые системы). Ниже приводится пример расчета расходов сетевой воды для ЦТП №1.

Расчетный расход сетевой воды на отопление, т/ч :

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию, т/ч:

Расчетный максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение, т/ч:

Суммарный расчетный расход сетевой воды , т/ч:

Расчетный летний расход сетевой воды, т/ч:

Таблица Б4.2 – распределение тепловых нагрузок и расходов сетевой воды по ЦТП (регулирование по отопительной нагрузке), закрытая система

№ ЦТП	№ квар-тала	Кварталы					ЦТП
		, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	МВт	МВт	МВт	, МВт	т/ч	т/ч	т/ч	, МВт	, МВт
1	8	1,91	1,14	0,14	1,50	0,96	7,52	4,50	0,56	5,92	3,79	55,2	6,8	81,7	143,7	81,4
	9	1,91	1,14	0,14	1,50	0,96
	12	1,91	1,14	0,14	1,50	0,96
	13	1,79	1,07	0,13	1,41	0,90
2	11	2,32	1,39	0,17	1,83	1,17	8,25	4,93	0,61	6,50	4,16	60,6	7,5	89,6	157,6	89,3
	14	1,79	1,07	0,13	1,41	0,90
	15	1,79	1,07	0,13	1,41	0,90
	16	2,34	1,40	0,17	1,85	1,18
3	1	1,80	1,08	0,13	1,42	0,91	7,22	4,32	0,53	5,68	3,64	53,0	6,5	78,4	137,9	78,1
	2	1,79	1,07	0,13	1,41	0,90
	3	1,80	1,08	0,13	1,42	0,91
	5	1,81	1,08	0,13	1,43	0,91
4	4	1,81	1,08	0,13	1,43	0,91	7,37	4,41	0,55	5,80	3,72	54,1	6,7	80,0	140,8	79,8
	6	1,81	1,08	0,13	1,43	0,91
	7	1,81	1,08	0,13	1,43	0,91
	10	1,93	1,15	0,14	1,52	0,97
Σ		30,4	18,2	2,2	23,9	15,3	30,4	18,2	2,2	23,9	15,3	222,9	27,6	329,6	580,1	328,7

Б4.2. Гидравлический расчет в первом приближении.

На основе плана трассировки теплопроводов и данных таблицы Б4.2 составлена расчетная схема, на которой показаны магистральные трубопроводы, ответвления к ЦТП и сами ЦТП с их нумерацией. Расчетные участки на схеме пронумерованы, указаны расходы на них, полученные путем суммирования расходов по ЦТП и соответствующим участкам, начиная с концевых. (рисунок В2 приложения В).

Основной целью расчета в первом приближении явилось определение диаметров трубопроводов.

Внутренние диаметры трубопроводов определены исходя из заданной величины потерь давления на единицу длины (80 Па/м для магистральных трубопроводов и 300 Па/м – для ответвлений). Результаты расчета представлены в таблице Б4.3, расчетные формулы и пример расчета для участка №1 приведены ниже.

Внутренний диаметр трубопровода d, м:

здесь k_э – абсолютная эквивалентная шероховатость внутренней поверхности стенок труб, для водяных тепловых сетей, согласно СНиП 41-02-2003, принята равной 0,0005 м;

ρ – плотность воды, в первом приближении принята равной 1000 кг/м³;

G - расход сетевой воды на участке, т/ч.

Для данного трубопровода принят условный диаметр DN350, соответственно по ГОСТ10704-91 наружный диаметр трубы равен 377 мм, толщина стенки принята равной 7 мм.

Таблица Б4.3 – Результаты гидравлического расчета в первом приближении.

№ участка	Началь-ный узел	Конце-вой узел	G, т/ч	Δрл, Па/м	d, м	DN, мм	dн, мм	δ, мм
1	ТЭЦ	УТ1	493,5	80	0,334	350	377	7
2	УТ1	УТ2	371,3	80	0,300	300	325	7
3	УТ2	УТ3	237,2	80	0,253	250	273	6
4	УТ3	ЦТП3	117,3	300	0,150	150	159	5
5	УТ1	ЦТП1	122,3	300	0,153	150	159	5
6	УТ2	ЦТП2	134,1	300	0,158	150	159	5
7	УТ3	ЦТП4	119,8	300	0,152	150	159	5

После определения диаметров на расчетной схеме для каждого участка дополнительно указаны длина, наружный диаметр и толщина стенки труб (рисунок В2).

Б5. Определение характеристик основных элементов тепловой сети.

Б5.1. Способ прокладки трубопроводов тепловой сети.

_{В данном разделе рассматриваются два варианта подземной прокладки:}

• бесканальная подземная прокладка предварительно изолированных трубопроводов, при этом, поскольку максимальная температура сетевой воды превышает 130⁰С, предусмотрено применение труб в ППМ изоляции;

• подземная прокладка в непроходных каналах.

Б5.2. Бесканальная прокладка трубопроводов в ППМ изоляции.

Б5.2.1. Трубопроводная арматура и компенсаторы.

В качестве основной запорной арматуры приняты предварительно изолированные шаровые краны повышенной надежности, что позволяет избежать устройства тепловых камер. При этом на выходе из источника теплоты все-таки предусмотрена установка тепловой камеры, и в качестве запорной арматуры здесь применены задвижки.

Запорная арматура устанавливается на всех ответвлениях, поскольку их диаметры превышают 100 мм. Для управления арматурой предусмотрены коверы диаметром 300 мм, в которые выводятся шпиндели шаровых кранов.

В наиболее высоких точках сети предусмотрена установка кранов выпуска воздуха, управление которыми также осуществляется в коверах.

В качестве компенсационных устройств использованы предварительно изолированные и защищенные сильфонные компенсационные устройства (СКУ), а также предусмотрено использование поворотов трубопровода в качестве естественных Г-образных компенсаторов. Неподвижные опоры устанавливаются в минимально необходимом количестве – в районах УТ, у ЦТП и источника теплоты. На основных участках тепловой сети при бесканальной прокладке образуются мнимые неподвижные опоры примерно посередине длины между компенсаторами.

Б5.2.2. Определение максимальной длины компенсируемого участка трубопровода и размеров траншей.

Расчеты выполняются для каждого сортамента трубопроводов, обозначение размеров траншеи и расположенных в ней трубопроводов приведено на рисунке Б5.1. Толщина песчаной подсыпки принята равной 150 мм.

Рисунок Б5.1. – Обозначения размеров траншеи и трубопроводов, бесканальная прокладка.

Результаты расчета представлены в таблице Б5.1, а пример расчета для трубы Ф377х7 приводится ниже.

Амплитуда осевого хода компенсатора λ_к=80 мм (компенсатор КСО-350-16-25, альбом 313ТС-006).

Максимальная протяженность компенсируемых участков трубопроводов, м:

α_t – коэффициент линейного расширения стали, принят равным 1,2 10^-5 1/К;

а=1,15 при бесканальной прокладке;

=0,5 для сильфонных компенсаторов (коэффициент, учитывающий предварительное растяжение компенсатора, осуществляемое при монтаже).

Основные размеры траншеи и расположения трубопроводов определены следующим образом:

b₁₂=720 мм (альбом 313ТС-006);

d_из=462 мм (альбом 313ТС-006);

b₁=400 мм (СНиП 3.05.03-85);

b= b₁₂+ d_из+2 b₁=720+462+2 400=1982 мм

b₂= b₁₂-d_из=720-462=258 мм

h₁= d_из+150=462+150=612 мм.

Таблица Б5.1 Размеры траншеи и протяженность компенсируемых участков

dнхδ, мм	λk, мм	, м	dиз, мм	b12, мм	b1, мм	b, мм	b2, мм	h1, мм
377х7	80	93	462	720	400	1982	258	612
325x7	80	93	412	660	400	1872	248	562
273x6	80	93	359	610	300	1569	251	509
159x5	50	58	257	510	300	1367	253	407

После выполнения расчетов разрабатывается схема тепловых сетей (фрагмент схемы показан на рисунке В3).

Б5.3. Прокладка трубопроводов в непроходных каналах.

Б5.3.1. Трубопроводная арматура и компенсаторы.

В качестве основной запорной арматуры приняты задвижки, которые устанавливаются в тепловых камерах. При этом на выходе из источника теплоты все-таки предусмотрена установка тепловой камеры, и в качестве запорной арматуры здесь применены задвижки.

Запорная арматура устанавливается на выходе из источника теплоты и на всех ответвлениях, поскольку их диаметры превышают 100 мм. В наиболее высоких точках сети предусмотрена установка кранов выпуска воздуха, которые также расположены в тепловых камерах или колодцах.

В качестве компенсационных устройств использованы П-образные компенсаторы, устанавливаемые в компенсаторных, а также предусмотрено использование поворотов трубопровода в качестве естественных Г-образных компенсаторов. Неподвижные опоры устанавливаются на расстояниях, не превышающих данные таблицы Б5.2, в том числе в районах УТ, у ЦТП и источника теплоты.

Б5.3.2. Определение максимальной длины компенсируемого участка трубопровода и размеров каналов.

Расчеты выполняются для каждого сортамента трубопроводов, обозначение размеров канала и расположенных в нем трубопроводов приведено на рисунке Б5.2.

Рисунок Б5.2. – Обозначения размеров канала и трубопроводов, прокладка в непроходных каналах

Результаты расчета представлены в таблице Б5.2, а пример расчета для трубы Ф377х7 приводится ниже.

Амплитуда осевого хода компенсатора λ_к=160 мм (вылет компенсатора 4,2 м [])

Максимальная протяженность компенсируемых участков трубопроводов, м:

α_t – коэффициент линейного расширения стали, принят равным 1,2 10^-5 1/К;

а=0,9 при канальной прокладке;

=0,5 для П-образных компенсаторов (коэффициент, учитывающий предварительное растяжение компенсатора, осуществляемое при монтаже).

Основные размеры канала и расположения трубопроводов определены следующим образом:

Диаметр трубы с изоляцией в первом приближении, мм:

=140 мм - максимальная толщина изоляции, определена по приложению Б к СНиП 41.03-2003;

размеры b₁, b₂, h_2, h₃, мм, определены по таблице В1 приложения В к СНиП 41.02-2003:

b₁=160; b₂=100; h₂=100; h₃=150.

b₁₂= b₁+d_из=160+657=817 мм.

Размеры канала в первом приближении, мм:

b’= b₁₂+ d_из+2 b₂=817+657+2х100=1674;

h’= h₂+ d_из +h₃=100+657+150=907;

Окончательно принимается канал с размерами:

b=1800 мм; h=1200 мм.

(серия 3.006.1-2.87 Кл180х120)

Таблица Б5.2 Размеры каналов и протяженность компенсируемых участков

dнхδ, мм	λk, мм	, м	, мм	dиз, мм	b1, мм	b2, мм	b12, мм	h2, мм	h3, мм	b‘, мм	h‘, мм	b, мм	h, мм
377х7	160	145	140	657	160	100	817	100	150	1674	907	1800	1200
325x7	130	118	120	565	160	100	725	70	150	1490	785	1500	900
273x6	100	91	120	513	140	80	653	70	150	1326	733	1500	900
159х5	110	100	120	399	140	80	539	50	150	1098	599	1200	600

После выполнения расчетов разрабатывается схема тепловых сетей (фрагмент схемы показан на рисунке В4).

Б6. Гидравлический расчет во втором приближении.

Гидравлический расчет во втором приближении выполнен для магистрального трубопровода (участки 1-2-3-4, см. рисунок В2), гидравлический режим соответствует данным таблицы 2.4.3.

Б6.1. Определение коэффициентов местных сопротивлений.

Значения коэффициентов местных сопротивлений представлены в таблице Б6.1.

Б6.2. Гидравлический расчет.

Температуры сетевой воды при проведении расчета приняты соответствующими точке излома температурного графика, т.е. 70⁰С в подающем трубопроводе и 24,1⁰С – в обратном (п. Б3.3.1, а также рисунок Б.3.1).

Соответственно плотность воды в подающем трубопроводе:

ρ_п=977,7кг/м³;

кинематическая вязкость воды в подающем трубопроводе:

ν_п=0,414 10^-6 м²/с;

плотность воды в обратном трубопроводе:

ρ_о=997,3 кг/м³;

Таблица Б.6.1 – коэффициенты местного сопротивления

Участ-ки	Трубопро-воды	Местные сопротивления
		Отвод		Арматура (задвижка на участке №1, кран – на №4)		Пере-ход диа-метра		Тройник на проход		Тройник ответвле-ние		Тройник при расходя-щемся потоке		Тройник при встречном потоке		Ком-пен-сатор		Сумма к-тов сопротивле-ния Σ(nζ)
		n	ζ	n	ζ	n	ζ	n	ζ	n	ζ	n	ζ	n	ζ	n	ζ
1	Подающий	1	0,5	1	0,5			1	1							2	0,1	2,2
	Обратный	1	0,5	1	0,5			1	1,5							2	0,1	2,7
2	Подающий	1	0,5			1	0,5	1	1							3	0,1	2,3
	Обратный	1	0,5			1	0,5	1	1,5							3	0,1	2,8
3	Подающий	2	0,5			1	0,5	1	1							11	0,1	3,6
	Обратный	2	0,5			1	0,5	1	1,5							11	0,1	4,1
4	Подающий	2	0,5	1	0,3	1	0,5									8	0,1	2,6
	Обратный	2	0,5	1	0,3	1	0,5									8	0,1	2,6

кинематическая вязкость воды в обратном трубопроводе:

ν_о=0,921 10^-6 м²/с;

Результаты расчета представлены в таблице Б2.6.2, а пример для участка №1 приведен ниже.

Скорость потока сетевой воды в подающем трубопроводе, м/с:

_{G =493,5 т/ч - расход сетевой воды;}

d_вн =0,363 м – внутренний диаметр трубопровода;

_{число Рейнольдса подающего трубопровода}:

коэффициент гидравлического трения подающего трубопровода

Потери напора на участке подающего трубопровода Δh, м:

=230 м - протяженность участка трубопровода;

=2,2 - сумма коэффициентов местного сопротивления (таблица Б6.1).

Скорость потока сетевой воды в обратном трубопроводе, м/с:

_{число Рейнольдса обратного трубопровода}:

коэффициент гидравлического трения обратного трубопровода

Потери напора на участке обратного трубопровода Δh, м:

Пример расчета потерь напора от источника теплоты ΔH, м, для подающего трубопровода:

участок №1

ΔH₁= Δh₁=1,48 м;

участок №2

ΔH₂= ΔH₁+ Δh₂=1,48+1,64=3,12 м;

участок №3

ΔH₃= ΔH₂+ Δh₃=3,12+7,66=10,78 м;

участок №4

ΔH₄= ΔH₃+ Δh₄=10,78+21,22=32,00 м;

Б6.3. Данные для построения пьезометрического графика

Допускаемое значение напора в обратном трубопроводе:

Значение статического напора ,необходимого для заполнения местных систем отопления плюс 5 м запаса:

Допустимое значение напора в подающем трубопроводе:

Напор в подающем трубопроводе, обеспечивающий невскипание сетевой воды:

здесь =0,3614 МПа - давление насыщенных паров воды, соответствующее температуре ;

Потери напора в ЦТП приняты равными:

ΔН_ЦТП=15м;

потери напора в напорной части источника теплоты:

Δ

Таблица Б6.2 – гидравлический расчет во втором приближении

№ участ-ка	Началь-ный узел	Конце-вой узел	dвн, м	, м	G, т/ч	Подающий трубопровод						Обратный трубопровод
						w, м/с	Re			Δh, м	ΔHп, м	w, м/с	Re			Δh, м	ΔHо, м
1	ТЭЦ	УТ1	0,363	230	493,5	1,36	1188509	0,021	2,2	1,48	1,48	1,33	523544	0,022	2,7	1,48	1,48
2	УТ1	УТ2	0,311	201	371,3	1,39	1043726	0,022	2,3	1,64	3,12	1,36	459766	0,023	2,8	1,64	3,12
3	УТ2	УТ3	0,261	1022	237,2	1,26	794504	0,023	3,6	7,66	10,78	1,24	349983	0,024	4,1	7,50	10,62
4	УТ3	ЦТП	0,149	622	117,3	1,91	688230	0,027	2,6	21,22	32,00	1,87	303169	0,027	2,6	20,57	31,19

потери напора в приемной части источника теплоты (перед сетевыми насосами):

Δ

Для построения пьезометрического графика определено положение (отметка) минимального напора:

Здесь Z_max=28м – максимальная отметка поверхности земли. Отметки характерных точек пьезометрического графика определены следующим образом.

Для обратного трубопровода:

на входе в источник теплоты

;

в УТ1

в УТ2

в УТ3

На выходе из ЦТП 3

Для подающего трубопровода:

на выходе из источника теплоты

;

в УТ1

в УТ2

в УТ3

На входе в ЦТП 3

Значения истинных (избыточных) напоров для подающего трубопровода определены следующим образом:

на выходе из источника теплоты

;

в УТ1

в УТ2

в УТ3

На входе в ЦТП 3

Здесь Z₀…Z₄ – соответствующие отметки поверхности земли.

Значения истинных (избыточных) напоров для обратного трубопровода определены аналогично, т.е. путем вычитания отметок земли из отметок напоров. Результаты расчета представлены в таблице Б6.3.

Значения располагаемых напоров определены как разности истинных напоров подающего и обратного трубопроводов (таблица Б6.3), например:

Таблица Б6.3 – Определение напоров в трубопроводах

Характеристика	Узловая точка
	ИТ	УТ1	УТ2	УТ3	ЦТП3
Отметка земли, м	25	24,6	24,4	27,4	24,3
Отметка напора подающего трубопровода, м	138,2	136,7	135,1	127,4	106,2
Отметка напора обратного трубопровода, м	60,0	61,5	63,1	70,6	91,2
Напор в подающем трубопроводе, м	113,2	112,1	110,7	100,0	81,9
Напор в обратном трубопроводе, м	35,0	36,9	38,7	43,2	66,9
Располагаемый напор, м	78,2	75,2	72,0	56,8	15,0

Напор в статическом режиме определен следующим образом:

Отметка напора в статическом режиме:

Пьезометрический график показан на рисунке В14 приложения В он построен на основе данных таблицы Б6.3 и с учетом другой информации, приведенной выше.

Б6.4. Выводы по пьезометрическому графику.

1. Напор сетевых насосов должен быть не менее:

;

2. Максимальный напор в подающем трубопроводе (113,2 м) не превышает допустимое значение (120 м);

3. Напоры в трубопроводах обеспечивают невскипание воды;

4. Напор в обратном трубопроводе у ЦТП 3 превышает допустимое значение. В этом случае рекомендуется при проектировании местных систем отопления применить элементы с более высоким (не менее 0,8 МПа) допускаемым давлением, или предусмотреть переход на независимые схемы подключения отопления.

Б7. Расчет толщины тепловой изоляции

Расчеты толщины изоляции ведутся по сортаменту труб.

Б7.1. Определение нормированной линейной плотности теплового потока.

Нормированная линейная плотность теплового потока, определяется по СНиП 41-03-2003 в зависимости от среднегодовой температуры теплоносителя, которая равна для подающего трубопровода и =50⁰С – для обратного трубопровода.

Величина t_в1 определена путем линейного интерполирования данных таблицы 2.7.1, с учетом того, что максимальная расчетная температура сетевой воды равна 140⁰С:

Суммарная линейная плотность теплового потока подающего и обратного трубопроводов q, Вт/м определяются по таблицам СНиП, также с применением линейного интерполирования. Например, для трубопровода DN350 по таблице 11 СНиП, при подземной бесканальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч, определены следующие значения:

при среднегодовых температурах 65/50:

q=118 Вт/м;

при среднегодовых температурах 90/50:

q=135 Вт/м;

Линейное интерполирование (температуры 85,5/50):

Это значение распределено по подающему и обратному трубопроводам следующим образом:

– для подающего трубопровода;

– для обратного трубопровода;

где - средняя температура окружающей среды, принята равной 5⁰С.

Плотности теплового потока откорректированы с учетом района строительства тепловых сетей:

Здесь К=0,9 – поправочный коэффициент, принимаемый по таблице13 СНиП 41-03-2003 в зависимости от расчетного района строительства (в нашем примере – Дальний Восток).

и - откорректированные значения нормированной линейной плотности теплового потока, Вт/м.

Аналогично определяются тепловые потоки для труб остальных сортаментов, а также и для прокладки в непроходных каналах (применяем таблицу 8 СНиП 41-03-2003).

Результаты расчета приведены в таблицах Б7.1 и Б7.2.

Б7.2. Расчет толщины тепловой изоляции при бесканальной прокладке.

Результаты расчета представлены в таблице Б7.1, а ниже приводится пример для трубопровода DN350.

Термическое сопротивление, обусловленное взаимодействием двух труб:

Здесь λ_гр=1,11 Вт/м/⁰С – теплопроводность грунта, принята по СП 41-103-2000.

Н - расстояние от поверхности грунта до оси трубопровода, м, определено с учетом минимального расстояния от верха трубы до поверхности земли (0,7 м):

Н=0,7+d_из/2=0,7+0,463/2=0,93 м

b₁₂ =0,72 м - расстояние между осями труб(по таблице Б5.1);

d_из=0,462 м – диаметр трубы с изоляцией, по данным производителя.

Термическое сопротивление грунта:

Параметры В₁ и В₂:

= =0,042Вт/м/⁰С - теплопроводность изоляции подающего и обратного трубопроводов.

Толщины изоляции подающего и обратного трубопроводов :

По каталогу производителя приняты трубы с толщиной изоляции 0,0425 м (42,5 мм).

Б7.3. Расчет толщины тепловой изоляции при прокладке в непроходных каналах.

Результаты расчета представлены в таблице Б7.2, а ниже приводится пример для трубопровода DN350.

Таблица Б7.1 – Расчет толщины изоляции при бесканальной прокладке.

dнхδ, мм	q, Вт/м	, Вт/м	, Вт/м	H, м	b12, м	dиз, м	R0, м0С/Вт	Rгр, м0С/Вт			δиз1 м	δиз2 м	Принятая толщина изоляции, м
377х7	131,9	76,2	42,6	0,93	0,72	0,462	0,146	0,297	0,186	0,137	0,039	0,028	0,0425
325x7	118,1	68,2	38,1	0,91	0,66	0,412	0,154	0,310	0,215	0,163	0,039	0,029	0,0435
273x6	103,5	59,7	33,4	0,88	0,61	0,359	0,160	0,326	0,256	0,202	0,040	0,030	0,043
159x5	71,2	41,1	23,0	0,83	0,51	0,257	0,176	0,366	0,410	0,350	0,040	0,033	0,049

dнхδ, мм

q, Вт/м

, Вт/м

, Вт/м

b м

h м

H, м

Rкан, м0С/Вт

Rгр, м0С/Вт

tкан, 0С

Rн1, м0С/Вт

Rн2, м0С/Вт

δиз1 м

δиз2 м