Таблица 2 - Средняя месячная и годовая температура воздуха, ºС

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК РАЙОНА ГОРОДА

Максимальный расход теплоты, Вт, на отопление жилых и общественных зданий

,     (2.1)

где  - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаемый по прил. Г, кВт/м²;

 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий [1, п. А];

 - общая площадь жилых зданий, м².

Максимальный расход теплоты, Вт, на вентиляцию общественных зданий определяют по формуле:

,    (1.2)

где  - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий [1, п. А];

 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий. При отсутствии данных в соответствии с [1] следует принимать равным: для общественных зданий, построенных после 1995 г. - 0,8.

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

,    (2.3)

где q_h - укрупнённый показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий на 1 человека, Вт/чел, принимаемый по /1, прил. А.2/.

m - количество человек;

,    (2.4)

Определяя расчётный расход теплоты для района города, учитывают, что при транспорте теплоносителя происходят потери теплоты в окружающую среду в размере 5% от тепловой нагрузки.

Пример расчета клуба 7:

Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий:

Q _{o max}=65·4500·(1+0,25)=365625 Вт

Максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий:

Q _{v max}=0,25·0,8·65·4500=58500 Вт

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

Максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий: Q _{h max}=2,4∙223560=536544 Вт

Вычисленные значения расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчет теплопотребления

3. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛОТЫ

После определения расчетного теплопотребления приступают к построению графика годового расхода теплоты.

График годового расхода теплоты строится на основании суммарных часовых расходов теплоты и состоит из двух частей: правой - графика зависимости суммарных расходов теплоты от температуры наружного воздуха и левой - годового графика расхода теплоты. На последнем по оси ординат откладывается расход теплоты, по оси абсцисс - число часов стояния температур наружного воздуха.

График зависимости часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 1.

По оси абсцисс откладываем температуру наружного воздуха от +8 ^оС до t_o, по оси ординат - расходы теплоты.

Графики расходов теплоты на отопление и вентиляцию представляют собой линейные зависимости от температуры наружного воздуха, их строят по двум точкам. Одной точкой каждого графика является расчетное потребление теплоты районом города Q_omax и на вентиляцию Q_vmax (при температуре наружного воздуха, равной расчетной на отопление t_o). Второй точкой каждого графика являются расходы теплоты на отопление и вентиляцию при t_н=+8 ^оС, которые определены по формулам:

;      (3.1)

,     3.2)

где t_i= 18 ºС - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий жилых районов [1].

Т. о. расходы теплоты на отопление и вентиляцию при t_н=+8 ^оС:

 Вт;

 Вт

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, независящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график часового расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс - число часов стояния температур наружного воздуха.

График суммарного часового расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится путем сложения соответствующих ординат при t_н= +8ºС и при t_o (линия ΣQ).

Для построения графика годовой тепловой нагрузки из точек на оси абсцисс графика часового расхода теплоты, соответствующих температурам наружного воздуха с интервалом 5 ºС, восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного расхода теплоты ΣQ. Из полученных точек проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными к оси абсцисс из точек, соответствующих продолжительности стояния температур наружного воздуха. Соединив найденные точки, получим искомый график расхода теплоты за отопительный период.

В летний период тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение рассчитывается по формуле:

,     (3.3)

где 55-температура горячей воды в системе горячего водоснабжения,ºС;

t_с = 5 ºС - температура холодной воды в отопительный период;

= 15 ºС - температура холодной воды в неотопительный период;

β = 0,8 - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду.

Т. о. нагрузка на горячее водоснабжение в летний период:

 Вт

Площадь, ограниченная осями координат и полученной кривой расхода теплоты, представляет собой годовой расход теплоты в жилом районе города.

Число часов за отопительный период для построения графика приведены в таблице 1.

4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ

Если доля средней нагрузки горячего водоснабжения составляет менее 15% от расчетной нагрузки отопления (0,15), то регулирование отпуска теплоты принимают по нагрузке отопления, более 15 % от суммарной тепловой нагрузки - регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. В данном курсовом проекте , т.е. доля средней нагрузки горячего водоснабжения составляет более 15% от суммарной тепловой нагрузки, следовательно, принимаем регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения суммарный расчетный расход сетевой воды не включает расхода воды на горячее водоснабжение. Для обеспечения тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения вода в подающей магистрали должна иметь температуру, большую, чем при регулировании по отопительной нагрузке. Поэтому график при регулировании по совмещенной нагрузке называется повышенным. Он строится на основании графика регулирования по нагрузке отопления.

.1 Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах теплоснабжения

В закрытых системах теплоснабжения в зависимости от соотношения максимальных тепловых потоков на горячее водоснабжение и на отопление присоединение водоподогревателей горячего водоснабжения следует принимать при , , следовательно, присоединение подогревателей горячего водоснабжения осуществляется по двухступенчатой схеме.

График регулирования по нагрузке отопления для схем присоединения местных отопительных систем строится по температурам воды в подающей τ_1,о и обратной τ_2,о магистралях, ºС, в зависимости от температуры наружного воздуха

,    (4.1)

,    (4.2)

где  - расчётный температурный напор нагревательного прибора, °C;

°C.

τ_э=95 ºС - расчётная температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора, °C (из задания);

t_н - текущая температура наружного воздуха, ºС;

=110-70=40ºС - расчетная разность температур сетевой воды, ºС, при температуре наружного воздуха t_о =-21(из задания);

 - расчетный перепад температур в отопительной системе, ºС.

Пример расчета для t_н=8ºС:

 ºС;

 ºС;

Данные расчета для построения графика заносятся в таблицу 4.

Таблица 4 - Температура воды в подающей и обратной магистрали

В закрытых системах минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 70 ºС. Точка излома, в которой температура воды в подающей магистрали равна минимальному значению, делит отопительный период на два диапазона: от +8 ºС до  (первый диапазон регулирования), и от  до t_o (второй диапазон регулирования). В первом диапазоне осуществляется местное регулирование отпуска теплоты, а во втором - центральное качественное регулирование.

Построение повышенного графика регулирования для закрытых систем теплоснабжения (рис. 3) осуществляется на основании отопительно-бытового графика регулирования отпуска теплоты. Для построения повышенного графика необходимо определить перепады температур в подогревателях верхней  и нижней  ступени при температурах наружного воздуха  и  и балансовой нагрузке горячего водоснабжения.

Суммарный перепад температур в подогревателях верхней и нижней ступени , ºС, является постоянной величиной и определяется по формуле:

,   (4.3)

где - балансовая нагрузка горячего водоснабжения, Вт;

- балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность суточного графика горячего водоснабжения, для закрытых систем .

Перепады температур, ºС:

-при  , ; (4.4)

при  , ; (4.5)

где  - температура нагреваемой водопроводной воды, ºС, после первой ступени подогревателя при наружной температуре ;

ºС - величина недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя;

 - температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, в соответствии с /1, прил. А.2/ принимается равной 70 ºС.

Температура сетевой воды, ºС, в подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика определяется по уравнениям (4.6), в обратной магистрали - по уравнениям (4.7).

; ;    (4.6)

; ;    (4.7)

Вт;

 ºС;

при   ºС,  ºС;

при   ºС,  ºС;

 ºС;  ºС;

 ºС;  ºС.

Повышенный график показан на рисунке 3.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ

Расчетные расходы воды на отопление G_{о max}, кг/ч, и вентиляцию G_{v max}, кг/ч, для закрытых систем теплоснабжения следует определять по формулам:

;     (5.1)

,     (5.2)

где c=4,187 кДж/(кг∙°C) - удельная теплоёмкость воды;

Расчетные расходы воды на горячее водоснабжение (средний и максимальный), кг/с, при двухступенчатых схемах присоединения подогревателей определяются:

    (5.3)

где  и - температура воды соответственно в подающем и обратном трубопроводе в точке излома графика температур воды, .

Для потребителей при  при отсутствии баков-аккумуляторов, а также с тепловым потоком 10 МВт и менее суммарный расчет расхода воды следует определять по формуле

     (4.4)

где k₃ − коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение; при регулировании по нагрузке отопления k₃ = 1,2[1].

Расчетный расход воды, кг/ч, в неотопительный период для закрытых систем:

,     (4.5)

где β=0,8 - коэффициент, учитывающий изменение расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному, принимаемый для жилищно-коммунального сектора.

При этом максимальный расход воды на горячее водоснабжение, кг/ч, определили для закрытых систем при всех схемах присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения - по формуле [2. п.9.6]:

     (4.6)

гдетемпература воды после параллельно включенного водоподогревателя в точке излома графика температур воды.

Пример расчета жилого дома №1:

Результаты расчета заносятся в таблицу 5.

Таблица 5 - Определение расчетных расходов теплоносителя

. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДЯНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Задачей гидравлического расчета является определение диаметров участков теплопроводов и потерь давления на этих участках.

Коэффициент гидравлического трения:

     (6.1)

где  - внутренний диаметр трубопровода, м;

 - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности стальных труб;

Re - число Рейнольдса определяем по формуле:

      (6.2)

где  - кинетическая вязкость воды ;

V - скорость движения теплоносителя м/с.

Скорость движения теплоносителя V, м/с, должна быть не более 3,5 м/с и может быть вычислена по формуле:

     (6.3)

После чего определили удельные потери давления на трение, Па/м:

    (6.4)

где  - суммарный расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях открытых и закрытых систем теплоснабжения, кг/ч;

 - средняя плотность теплоносителя на рассчитываемом участке;

Зная диаметры участков, разрабатываем монтажную схему: определяем количество компенсаторов, задвижек.

На втором этапе (окончательный расчет) на основании монтажной схемы определены все местные сопротивления в сети (задвижки, компенсаторы). По [1, приложение В] определены коэффициенты местных сопротивлений , и рассчитаны соответствующие им эквивалентные длины, м:

     (6.5)

Суммарные потери давления , Па, на участке трубопровода:

      (6.6)

где  - приведенная длина трубопровода, м;

 - длина участка трубопровода по плану, м;

Пример расчета (участок №1):

=21 м, ,

Аналогично делаем расчет для всех других участков. Данные расчета сводим в таблицу 4.

Коэффициенты местных сопротивлений занесены в таблицу 4.

При гидравлическом расчете невязка между потерями давления в ответвлении и магистрали не должна превышать ±10 %.Результаты гидравлического расчёта занесены в таблицу 5.

Таблица 4 - Значения коэффициентов местных сопротивлений

Основное магистральное направление уч. 1, 2, 3, 4, 5, 6

Ответвления уч. 7, 8, 9,10,11

При дальнейшей увязке основного магистрального направления и ответвлений к отдельным зданиям невязка превышает 10 %, следовательно на участках ответвлений необходимо устройство диафрагмы.

Таблица 5 - Гидравлический расчет водяной тепловой сети

7. ПОСТРОЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Продольный профиль участка теплосети строится в вертикальном масштабе 1:100 и в горизонтальном масштабе 1:1000.

На продольном профиле показывают:

-        отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, натурные - штриховой);

-        все пересекаемые инженерные сети и сооружения с отметками верха их конструкции при расположении проектируемой тепловой сети сверху и с отметками низа инженерных сетей и конструкций при нижнем расположении тепловой сети;

         каналы, камеры, ниши П-образных компенсаторов - упрощенными контурными очертаниями внутренних и наружных габаритов с указанием осей труб (трубопроводы в каналах, камерах и нишах не изображают);

         неподвижные опоры - условным графическим изображением.

Под профилями сетей помещают таблицу, в которой указывают:

-    проектную отметку земли;

-        натурную отметку земли;

         отметку верха канала или верха изоляции трубопровода бесканальной прокладки (отметку верха несущей конструкции при надземной прокладке);

         отметку оси трубопровода;

         уклон и длину участка трубопровода;

         номер поперечного разреза и внутренний размер канала;

         развернутый план.

При построении продольного профиля необходимо соблюдать допустимые расстояния от конструкций тепловой сети до инженерных коммуникаций. Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия следует принимать не менее: до верха перекрытий каналов и тоннелей - 0,5 м (0,3 м при вводе в здание); до верха перекрытий камер - 0,3 м; до верха оболочки бесканальной прокладки - 0,7 м (0,5 м при вводе в здание).

Количество сопряжения участков с обратными уклонами должно быть наименьшим. Уклон трубопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002. При прокладке трубопроводов по конструкциям мостов при пересечении рек, оврагов допустимо уклон трубопровода не предусматривать.

В самых низких точках трубопроводов устраивают спускные устройства, а в самых высоких - воздушники.

8. ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА

При помощи пьезометрического графика определяют напор в любой точке сети, производят выбор схемы присоединения потребителей, подбор сетевых и подпиточных насосов.

При построении пьезометрических графиков тепловых сетей не учитывают динамический напор и условно считают, что ось трубопроводов совпадает с поверхностью земли /16, с. 206-215/. При этом должны быть выполнены следующие условия:

1)       условие невскипания - давление в теплопроводе должно быть таким, чтобы не происходило вскипание теплоносителя (при температуре 150 °С минимальный напор составляет 40 м) /17, с. 179/;

2)      условия прочности - напор в сети не должен превышать: 160 м для подающей магистрали; 60 м для обратной магистрали в случае зависимого присоединения местных систем отопления и для статического режима (условие прочности радиаторов отопления);

)        условие избыточного давления - с целью предупреждения завоздушивания системы и кавитации насосов в сети должен создаваться избыточный напор не менее 5 м.

По оси ординат откладывают значения напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети, отметки рельефа местности и высоты присоединенных потребителей; по оси абсцисс строят профиль местности и откладывают длину расчетных участков теплопровода.

В гидростатическом режиме циркуляция теплоносителя в тепловой сети отсутствует, напор в системе поддерживается подпиточными насосами. При таком режиме график представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.

При гидродинамическом режиме циркуляция теплоносителя в тепловой сети осуществляется сетевыми насосами. Построение пьезометрического графика при данном режиме начинают с нанесения линий максимальных и минимальных пьезометрических напоров для подающей и обратной магистрали тепловых сетей. Линии действительных гидродинамических пьезометрических напоров подающей и обратной магистрали не должны выходить за линии предельных значений напоров.

9. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОДК

Система оперативного дистанционного контроля (ОДК) предназначена для участков с повышенной влажностью изоляции в трубопроводах из предварительно изолированных пенополиуретаном труб.

Принцип действия системы ОДК основан на измерении электрического сопротивления теплоизоляционного слоя между стальной трубой и проводами системы контроля. Сигнальную цепь образуют два медных провода, проходящие по всей длине теплосети.

В абсолютно сухом состоянии пенополиуретан, используемый для теплоизоляции стальной трубы, является диэлектриком и имеет сопротивление R=∞. При появлении влаги в изоляционном слое сопротивление пенополиуретана начинает уменьшаться. При использовании специальных приборов контроля становится возможным определить как сам факт увлажнения изоляции, так и место его возникновения с приемлемой точностью. Проведя же определенную градацию электрической проводимости пенополиуретана становится возможным установить степень увлажнения изоляции.

В качестве основного «сигнального» провода используется луженый медный провод белого цвета, который всегда располагается в трубопроводе справа по ходу подачи воды потребителю (или диаметрально - противоположно). Второй провод («транзитный») - голый медный провод, в трубопроводе его принято располагать слева по ходу подачи воды потребителю (или диаметрально противоположно отношению к первому проводнику). Провода контрольной системы соединяются на стыках трубопровода или выводятся через герметичные кабельные выводы на его окончаниях в измерительные терминалы, расположенные, как привило, в ящике наземного или настенного ковера.

Для монтажа сигнальной системы на стыках предусмотрено использование специальных обжимных муфт - коннекторов, которые обеспечивают сращивание сигнальных проводов.

Соединительные кабели обеспечивают соединение сигнальных проводов в разных трубах между собой или с измерительными терминалами, а также удлинение кабелей концевых и промежуточных кабельных выводов. При применении системы ОДК импульсного типа «Вектор» используются кабели марки NYM 3x1,5 и NYM 5x1,5 со стандартной цветовой маркировкой жил. Внутри каждой жилы находится цельный медный провод с сечением 1,5 мм².

Измерительные терминалы предназначены для устройства «точек контроля» - мест, где возможно подсоединение приборов контроля состояния изоляции и произведение периодических замеров. Представляют собой коробку с герметичным кабельным вводом сигнальных проводов и разьемами (или клеммами) для подсоединения приборов контроля.

Терминил концевой типа «ИТ-11»

Терминал концевой предназначен для:

коммутации проводников системы ОДК трубопроводов с ППУ изоляцией в контрольных точках;

подключения к системе ОДК переносных детекторов повреждений и импульсных рефлектомеров (локализаторов повреждения).

Терминал подключается к сигнальным проводникам трубопроводов посредством соединительных 3-жильных кабелей NYM 3x1,5, имеет два кабельных ввода, два разъёма для подключения переносного детектора (к подающему и обратному трубопроводам). Устанавливаются в контрольных точках (ЦТП, наземных коверах), в тепловой камере установка запрещается, т.к. имеются наружные металлические разьемы. Точки контроля следует располагать друг от друга на расстояния не более 250-300 м.

Ящики наземного и настенного коверов

Предназначены для вывода сигнальных проводов за пределы тепловых камер и подвалы домов (в легко доступные для периодических измерений места), обеспечения защиты измерительных терминалов от неблагоприятного воздействия погодных условий и актов вандализма. Установка наземных и настенных коверов необходима в местах устройства «контрольных точек» - мест расположения терминалов, оснащенных разъемами для подключения переносных детекторов повреждений и предназначенных для систематического измерения параметров электрической цепи при обследованиях состоянии изоляции теплотрассы.

Детекторы повреждений «Вектор-2000» и «Вектор-2001» предназначены для контроля состояния изоляции трубопровода с пенополиуритановой изоляцией.

Детекторы повреждений позволяют определить наличие влаги в изоляции трубопровода и целостность сигнальных проводов самой системы оперативного дистанционного контроля.

Работа прибора основана на сравнении электрического сопротивления изоляции, измеряемого между стальной трубой и медными проводами, установленными на заводе в теплоизоляционном слое из жесткого пенополиуретана.

Поскольку ремонтируемый участок теплотрассы небольшой, то использование стационарного детектора повреждений является дорогостоящим и нецелесообразным. Поэтому используется переносной детектор с автономным питанием, контролирующий несколько участков трубопроводов с ППУ-изоляцией, не связанных между собой в единую систему контроля влажности.

Импульсный рефлектометр предназначен для обнаружения и точного определения местоположения дефектов на трубопроводах с ППУ-изоляцией, оснащенных системой оперативного дистанционного контроля.

Механический расчёт производится с целью рассчитать необходимую длину амортизационных подушек для компенсации температурных удлинений. Амортизационные подушки устанавливаются на углах поворота 90º.

Длина плеча компенсационной зоны  определена по формулам

, (9.1)

 (9.2)

где  - наружный диаметр трубопровода.

- коэффициент продольной упругости;

 - допустимое осевое напряжение.

Температурное удлинение определили по формулам

, (9.3)

, (9.4)

где - коэффициент линейного расширения;

 изменение температуры, ;

- эксплуатационная температура прямой подачи;

- температура монтажа.

длина плеча компенсации 1;длина плеча компенсации 2.

УП12:

Для Т1:

,

,

,

По [5, рис.11.14] подбираем два слоя амортизирующих подушек.

Количество подушек устанавливаемых по длине компенсирующего плеча, должно обеспечивать покрытие 2/3 длины плеча. Следовательно .

.

Перемещение компенсатора величиной 10и менее не требует применения компенсирующих матов.

Для Т2:

,

,

Перемещение компенсатора величиной 10и менее не требует применения компенсирующих матов.

Перемещение компенсатора величиной 10и менее не требует применения компенсирующих матов.

Рис.3 - Схема установки подушек.

теплоснабжение гидравлический дистанционный сеть

ЛИТЕРАТУРА

1. ТКП 45-4.02-182-2009. Тепловые сети. Строительные нормы проектирования. - Мн.: Минстройархитектуры и строительства РБ, 2010. - 57 с.

2.   ТКП 45-4.02-183-2009. Тепловые пункты. Правила проектирования. - Мн.: Минстрой архитектуры и строительства РБ, 2010. - 48 с.

3.   ТКП 45-4.02-89-2007. Тепловые сети бесканальной прокладки из стальных труб, предварительно термоизолированных пенополиуретаном в полиэтиленовой оболочке.- Мн.: Минстрой архитектуры, 2008. - 43 с.

.     Наладка и эксплуатации водяных тепловых сетей: Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.

5.    Тихомиров А. К. Т462 Теплоснабжение района города : учеб. пособие /

А.К. Тихомиров. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2006. - 135 с.

6. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / А.А. Николаев. - М.: Стройиздат, 1965. - 359 с.

7.       Теплоснабжение: Учебник для вузов / А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В. Н. Братенков, Е.Н. Терлецкая; Под ред. А.А. Ионина. - М: Стройиздат, 1982. - 336 с.