Теплоснабжение населенных пунктов реферат
Обновлено: 08.07.2024
4. Современные системы отопления и горячего водоснабжения в России
4.1 Системы водяного отопления
4.2 Газовое отопление
4.3 Воздушное отопление
4.4 Электрическое отопление
4.6 Котельное оборудование
5. Перспективы развития теплоснабжения в России
Список использованной литературы
1. Виды систем центрального отопления и принципы их действия
Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система состоит из трех основных звеньев: источника теплоты(например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей(теплопроводов) и потребителей теплоты.
В децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.
Теплоносителями в системах центрального отопления могут быть вода, пар и воздух; соответствующие системы называют системами водяного, парового или воздушного отопления. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. теплоснабжение центральный отопление
Достоинствами системы парового отопления являются значительно меньшие ее стоимость и расход металла по сравнению с другими системами: при конденсации 1 кг пара освобождается примерно 535 ккал, что в 15—20 раз больше количества тепла, выделяющегося при остывании 1 кг воды в нагревательных приборах, и поэтому паропроводы имеют значительно меньший диаметр, чем трубопроводы системы водяного отопления. В системах парового отопления меньше и поверхность нагревательных приборов. В помещениях, где люди пребывают периодически (производственные и общественные здания), система парового отопления даст возможность производить отопление с перерывами и при этом не возникает опасность замерзания теплоносителя с последующим разрывом трубопроводов.
Недостатками системы парового отопления являются ее низкие гигиенические качества: находящаяся в воздухе пыль пригорает на нагревательных приборах, нагретых до 100°С и более; регулировать теплоотдачу этих приборов невозможно и большую часть отопительного периода система должна работать с перерывами; наличие последних приводит к значительным колебаниям температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Поэтому системы парового отопления устраивают только в тех зданиях, где люди пребывают периодически — в банях, прачечных, душевых павильонах, вокзалах и в клубах.
На системы воздушного отопления расходуется мало металла, и они могут одновременно с обогревом помещения выполнять его вентиляцию. Однако стоимость системы воздушного отопления жилых зданий выше, чем других систем.
Системы водяного отопления имеют большие стоимость и металлоемкость по сравнению с паровым отоплением, но они обладают высокими санитарно-гигиеническими качествами, обеспечивающими им широкое распространение. Их устраивают во всех жилых зданиях высотой более двух этажей, в общественных и большинстве производственных зданий. Централизованное регулирование теплоотдачи приборов в этой системе достигается путем изменения температуры поступающей в них воды.
Системы водяного отопления различают по способу перемещения воды и конструктивным решениям.
По способу перемещения воды различают системы с естественным и механическим (насосным) побуждением. Системы водяного отопления с естественным побуждением. Принципиальная схема такой системы состоит из котла (генератора тепла), подающего трубопровода , нагревательных приборов, обратного трубопровода и расширительного сосуда, Нагретая в котле вода поступает в нагревательные приборы, отдает в них часть своего тепла на компенсацию потерь тепла через наружные ограждения отапливаемого здания, затем возвращается в котел и далее циркуляция воды повторяется. Ее движение происходит под действием естественного побуждения, возникающего в системе при нагреве воды в котле.
Циркуляционное давление, создавшееся при работе системы, расходуется на преодоление сопротивления движению воды по трубам (от трения воды о стенки труб) и на местные сопротивления (в отводах, кранах, вентилях, нагревательных приборах, котлах, тройниках, крестовинах и т. д.).
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Стратегическим направлением развития теплоснабжения в Республике Беларусь должно стать: увеличение доли комбинированной выработки тепла и электроэнергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), как наиболее эффективного способа использования топлива; создание условий, когда потребитель тепла будет иметь возможность самостоятельно определять и устанавливать величину его потребления.
- Себестоимость электроэнергии на конденсационных электростанциях (КЭС) и теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) значительно отличаются ввиду более эффективной работы последних за счёт комбинированной выработки электроэнергии на тепловом потреблении. В связи с этим создание электрогенерирующей компании на основе только КЭС не позволит создать условия для конкуренции. ТЭЦ по отношению к КЭС вне конкуренции. Создание электрогенерирующей компании смешанного типа, включающей в себя и КЭС и крупные ТЭЦ – не изменяет по сути теперешнего состояния. Произойдёт лишь формальное переподчинение электростанций.
- В республике более половины установленной мощности электрогенерирующих мощностей находятся в составе ТЭЦ. Две трети тепловой мощности сосредоточено также на ТЭЦ, которая в настоящее время во многих случаях оказалась невостребованной. При этом в регионе обслуживания теплом от ТЭЦ продолжают работать котельные.
- Отделение ТЭЦ от систем распределения тепловой энергии приведёт к постепенному отказу от их использования в качестве основного теплоисточника, что приведёт к утере основного принципа теплофикации – комбинированной выработки тепла и электроэнергии.
- Кроме того, отделение ТЭЦ от единственного средства продажи своей продукции – тепловых сетей приведёт к ещё менее качественному уровню эксплуатации их, а в условиях, когда ТЭЦ, тепловые сети, потребительские системы работают в единой технологической схеме, последует ухудшение качества сетевой воды и её перерасход. Это в свою очередь повлечёт ухудшение условий эксплуатации ТЭЦ и дополнительным потерям.
Итак, централизованное теплоснабжение как система состоит из неразрывно связанных друг с другом элементов:
- Источников тепловой энергии;
- Центральных тепловых пунктов (ЦТП);
- Абонентских тепловых пунктов (АТП);
| - В значительной степени затруднена наладка гидравлических характеристик системы в целом ввиду её сложности и разветвлённости. Существующая возможность самовольного изменения потребителем гидравлических характеристик абонентских тепловых пунктов приводит к разрегулировке системы в целом и ухудшению эффективности её работы. |
- Неплотности в теплообменном оборудовании центральных тепловых пунктов (ЦТП), предназначенных для подогрева воды горячего водоснабжения, приводят к утечкам теплоносителя, попаданию сырой, с большим солесодержанием воды в теплоноситель и, как следствие, отложение накипи в котлах и на теплообменном оборудовании теплоисточника, в результате – происходит ухудшение теплообмена.
- Техническая сложность, а в основном невозможность работы нескольких источников тепла параллельно на единую сеть.
- Сложность локализации аварийных ситуаций – когда порыв трубопровода теплосети у какого–либо потребителя может привести к останову теплоисточника и прекращению теплоснабжения всех потребителей тепла от него.
Прежде чем пытаться создать рыночные отношения в теплофикации необходимо сначала привести технологическую составляющую системы теплоснабжения к эффективно работающей. Потребуется вложение значительных средств. Как можно финансировать работы по модернизации элементов системы теплоснабжения не имея их у себя на балансе? При нынешнем состоянии тепловых сетей и тепловых пунктов нет способа создать побудительный мотив для их владельцев вложить средства в модернизацию. Поэтому логично было бы теплоснабжающей организации взять на себя решение этой проблемы.
Создание независимых по теплоносителю схем позволит обеспечить:
- качественную наладку и автоматическое регулирование гидравлических характеристик теплосети;
- работу нескольких теплоисточников на единую тепловую сеть;
- саморегулирование потребления тепла на абонентских пунктах;
- переход от качественного к количественному регулированию потребления тепла;
- сокращение утечек теплоносителя и повышение его качества;
- сокращение тепловых потерь;
Поэтому необходимо пройти три этапа совершенствования систем централизованного теплоснабжения.
Первый этап, характеризуется жёстким государственным регулированием взаимоотношений в области теплоснабжения и должен предусматривать:
- Передачу функций управления теплоснабжением в республике одному государственному органу управления.
- Разработку и реализацию организационных, экономических, нормативных и технических мероприятий направленных на создание структуры управления теплоснабжением и обеспечивающих надёжное и эффективное его функционирование.
- Выполнение технико–экономических расчётов для определения перспективных тепловых нагрузок по регионам республики и оценка финансовых потребностей для организации их обеспечения.
Второй этап , характеризуется значительными финансовыми затратами, государственным контролем за ходом развития теплоснабжения и должен предусматривать:
- Планомерное создание теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) новых и на основе действующих котельных в соответствии с разработанными схемами теплоснабжения населённых пунктов.
- Планомерный вывод из эксплуатации неэффективных котельных с переключением тепловых нагрузок на вновь создаваемые и действующие ТЭЦ.
- Планомерная реконструкция схем тепловых сетей и тепловых пунктов с целью разделения контуров циркуляции теплоносителя и улучшения гидравлических характеристик систем теплоснабжения.
Третий этап, характеризуется либерализацией отношений в области теплоснабжения, завершением создания экономических условий для саморазвития систем теплоснабжения, их реструктуризации и создания рыночных условий их функционирования.
Таким образом, необходимо сначала создать в республике единую, организованную, надёжную и эффективно работающую структуру теплоснабжения, обеспечив её функционирование соответствующей нормативно-правовой базой, провести её техническую модернизацию и создать, таким образом, предпосылки для её саморазвития в условиях рыночных отношений.
Предлагаются следующие основные принципы развития централизованного теплоснабжения республики:
- Развитие источников тепловой энергии должно осуществляться на основе теплоэлектроцентралей, как существующих, так и вновь создаваемых, в том числе на основе действующих котельных.
- Условием эффективной и надёжной работы систем теплоснабжения является обеспечение неизменности и постоянства температурного графика работы теплосети, характеристика которого должна быть обоснована для каждого города. Изменение характеристик температурного графика возможно только при значительном изменении системы теплоснабжения. Допускается изменение характеристик температурного графика в случае ограничения поставок топлива в республику, на период этого ограничения.
- Развитие систем теплоснабжения городов должно осуществляться на основе схем теплоснабжения, которые необходимо разрабатывать и своевременно корректировать для всех населённых пунктов, имеющих системы централизованного теплоснабжения.
- При разработке схем теплоснабжения не предусматривать строительство новых и расширение действующих котельных, использующих в качестве топлива природный газ, топочный мазут или уголь. Покрытие дефицита тепловой энергии осуществлять на основе: развития ТЭЦ; котельных, работающих на местных видах топлива или отходах производства; установок по использованию вторичных энергоресурсов.
- При выборе мощности крупных и малых ТЭЦ определять оптимальное её соотношение тепловой и электрической составляющих с целью максимального использования оборудования, работающего по теплофикационному циклу, с учётом его неравномерности в отопительный и межотопительный период.
- По мере сокращения потерь теплоносителя планомерно улучшать качество сетевой воды, используя современные методы её подготовки.
- На каждом теплоисточнике предусматривать систему аккумулирования тепла для возможности сглаживания неравномерности его потребления в течение суток.
- При новом строительстве, реконструкции и капитальном ремонте тепловых сетей применять предварительно теплогидроизолированные пенополиуретаном и защитной полиэтиленовой оболочкой трубопроводные системы для безканальной прокладки (ПИ трубы). Расчёты показывают, что теплотрасса, работающая в сухом, ни разу не залитом водой канале имеет потери тепла не выше чем предизолированная. Находясь в сухом канале, она не повреждена наружной коррозией и если нет внутренней коррозии, она может проработать ещё 50 лет. Вне зависимости от возраста теплосети необходимо менять на предизолированные только те участки, которые подвержены воздействию коррозии. Кроме того, можно принять за правило тот факт, что повреждённые наружной коррозией тепловые сети имеют наибольшие потери тепла, так как теплоизоляция их увлажнена или нарушена. Меняя их на новые, предизолированные мы решаем две проблемы: надёжности и эффективности работы тепловых сетей.
- При новом строительстве, реконструкции и капитальном ремонте тепловых сетей применять сильфонные компенсаторы и шаровую запорную арматуру. Разработать программы замены на действующих тепловых сетях сальниковых компенсаторов сильфонными, традиционной запорной арматуры на шаровую.
- Предусматривать в тарифах на тепловую энергию затраты на компенсацию фактических тепловых потерь, разработав при этом программу по их снижению с соответствующей ежегодной корректировкой тарифов. Тепловые потери в теплосетях вызваны плохой теплоизоляцией трубопроводов и утечками теплоносителя. Необходимо определить и признать истинные потери тепла в тепловых сетях. Отказ от учета в тарифах фактических потерь не приводит к тому, что они становятся меньше, и даже наоборот приводят к их увеличению из-за недофинансирования ремонтных работ. При этом надо иметь ввиду, что уровень тепловых потерь в магистральных и распределительных сетях существенно различны. Техническое состояние магистральных сетей, как правило, значительно лучше. Кроме того, суммарная поверхность магистральных сетей, через которую теряется тепловая энергия, значительно меньше поверхности намного более разветвлённых и протяжённых распределительных сетей. Поэтому на магистральные сети приходится в несколько раз меньшая доля тепловых потерь по сравнению с распределительными.
- При разработке схем теплоснабжения предусматривать теплообменные пункты для разделения контуров циркуляции источников тепла, магистральной и распределительной сети, потребителей. В настоящее время источники тепла работают на собственную распределительную тепловую сеть. Как правило, имеются места соединения тепловых сетей, работающих от различных источников тепла. Однако работать параллельно на объединённую тепловую сеть они не могут по условиям несогласованности гидравлических характеристик. Сейчас имеется возможность создания мощных (15, 20 МВт и более) теплообменных пунктов на основе пластинчатых или спиралетрубных теплообменных аппаратов, которые характеризуются малыми габаритами, небольшой металлоёмкостью при высокой эффективности работы.
- Отказаться при новом строительстве от применения центральных тепловых пунктов (ЦТП). Планомерно, при необходимости капитального ремонта ЦТП или квартальных сетей ликвидировать их, установив у потребителей индивидуальные тепловые пункты.
Для реализации стратегического направления развития необходимо:
Основной задачей концепции теплоснабжения должна быть разработка алгоритмов обеспечения работы систем теплоснабжения республики в условиях рыночной экономики.
1 Исходные данные
Для заданного города принимают климатологические данные в соответствии с источником [1] или по приложению 1. Данные сводят в таблицу 1.
Таблица 1 - Климатологические данные
| Наименование | Обозначение | Расчетные значения |
| Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ºС | t Н.О | – 2 5 |
| Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ºС | t Н.В. | – 2 5 |
| Средняя температура наружного воздуха для отопительного периода, ºС | tC Р.О | -2,0 |
| Среднегодовая температура грунта на глубине заложения теплопровода, ºС | t ГР | 7 |
| Продолжительность отопительного периода, сут | n | 207 |
2 Описание системы теплоснабжения и основные проектные решения
По заданию необходимо разработать систему теплоснабжения для жилого района г.Верхнедвинска. Жилой район состоит из школы, двух 5-ти этажных жилых дома, 3-ех этажного жилого дома и общежития . Потребителями теплоты в жилых домах являются системы отопления и горячего водоснабжения, для общежития системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. По заданию система тепло снабжения закрытая, двухтрубная. В закрытой системе теплоснабжения во да из тепловой сети является теплоносителем для подогрева холодной водопроводной воды в подогревателях поверхностного типа для нужд горячего водоснабжения. Так как система двухтрубная, то в тепловом пункте каждого здания устанавливаем водоводяной секционный подогреватель. Марка подогревателя и количество секций для каждого здания определяется расчетом. В курсовом проекте приведен расчет основного оборудования теплово го пункта №3.
Тепловой пункт представляют собой узел подключения по требителя тепловой энергии к тепловым сетям и предназначены для подготовки теплоносителя, регулирования его параметров перед подачей в местную систему, а также для учета потребления тепла. От слаженной работы теплового пункта зависит нормальное функционирование и технико-экономические показатели всей системы централизованного теплоснабжения.
Из-за неправильной наладки и работы теплового пункта воз можно нарушение подачи тепла и даже ее прекращение, особенно к концевым потребителям. Он устраивается в подвале здания или в по мещении первого этажа.
В связи с этим выбор схемы и обору дования тепловых пунктов в зависимости от вида, параметров теплоносителя и назначения местных установок является важней шим этапом проектирования.
Эффективность водяных систем теплоснабжения во многом определяется схемой присоединения абонентского ввода, который является связующим звеном между наружными тепловыми сетями и местными потребителями тепла.
В зависимых схемах присоединения теплоноситель в отопитель ные приборы поступает непосредственно из тепловых сетей. Таким образом, один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в отопительной системе. Вследствие этого давление в местных системах отопления определяется режимом давлений в наружных тепловых сетях.
Система отопления присоединяется к тепловой сети зависимо. При зависимой схеме присоединения вода из тепловой сети поступает в отопи тельные приборы.
По заданию параметры теплоносителя в тепловой сети 150-70 °С. В соответствии с санитарными нормами максимальная температура теплоносителя в системах отопления жилых зданий не должна превышать 95°С. Для снижения температуры воды, поступающей в систему отопления, устанав ливается элеватор.
Элеватор работает следующим образом: перегретая сетевая вода из подающего теплопровода поступает в конусное съёмное сопло, где скорость её резко возрастает. Из обратного теплопровода, часть охлажденной воды по перемычке за счёт возросшей скорости перегретой воды на выходе из сопла подсасывается во внутреннюю полость элеватора. При этом происходит смешение перегретой и охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Для защиты конуса элеватора от загрязнения взвешенными веществами перед элеватором устанавливается грязевик. На обратном трубопроводе после системы топления также устанавливается грязевик.
Для городов и населенных пунктов по архитектурным сообра жениям рекомендуется применять подземную прокладку теплопроводов, независимо от качества грунта, загруженности подзем ных коммуникаций и стесненности проездов.
Наружные тепловые сети проложены подземно в каналах. Каналы лоткового типа марки КЛ. Проектируемые тепловые сети присоединены к существующим сетям в СУТ (существующем узле трубопровода). Также запроектировано две дополнительных тепловых камеры, в которых устанавливаются запорная арматура, воздушники, и спускные устройства. Для компенсации тепловых удлинений на участках устанавливаются компенсаторы. Так как диаметры трубопроводов небольшие, то применены П-образные компенсаторы. Для компенсации тепловых удлинений используются также естественные повороты трассы - участки самокомпенсации. Для разделения тепловой сети на отдельные участки, независимые друг от друга в темпера турных деформациях, на трассе устанавливаются железобетонные щитовые неподвижные опоры.
Экономическая эффективность систем централизованного теп лоснабжения при современных масштабах теплового потребления в значительной мере зависит от тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Тепловая изоляция служит для уменьшения теп ловых потерь и обеспечения допустимой температуры изолируемой поверхности.
Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования тепловых сетей применяется при всех способах прокладки независимо от температуры теплоносителя. Теплоизоляционные материалы непо средственно контактируют с внешней средой, для которой свойст венны непрерывные колебания температуры, влажности и давле ния. В крайне неблагоприятных условиях находится теплоизоляция подземных и особенно бесканальных теплопроводов. Ввиду этого теплоизоляционные материалы и конструкции должны удовлетворять ряду требований. Соображения экономичности и долговечно сти требуют, чтобы выбор теплоизоляционных материалов и конст рукций производился с учетом способов прокладки и условий экс плуатации, определяемых внешней нагрузкой на теплоизоляцию, уровнем грунтовых вод, температурой теплоносителя, гидравличе ским режимом работы тепловой сети и др.
3 Определение тепловых нагрузок потребителей теплоты
В зависимости от объема и назначения зданий определяют их удельные отопительные и вентиляционные характеристики по приложению 2. Данные сводят в таблицу 2.
Таблица 2. Отопительные и вентиляционные характеристики зданий.
2.3 Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды……………………..………..12
2.4 Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха………………………………..……. 13
2.5 Разработка принципиальной схемы теплоснабжения, в том числе схемы нагрева воды на ТЭЦ и схемы подпитки сети…………………………………14
2.6 Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей……………………………………………………….15
2.7 Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ……………………………………………….16
2.8 Построение пьезометрических графиков главной магистрали теплосети и ответвлений для зимнего и летнего режимов работы…………………………17
2.9 Подбор сетевых насосов на ТЭЦ…………………………..……………….18
2.10 Определение объема подпиточной воды. Подбор подпиточных насосов……………………………………………………………………………20
2.11 Подбор основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ……………………………………………………………………………. 21
2.12 Выбор типа подвижных и неподвижных опор. Расчет усилий, действующих на одну из неподвижных опор..………………………………..22
2.13 Расчет угла, работающего на самокомпенсацию………………………..22
2.14 Расчет сальникового компенсатора (первый от ТЭЦ на главной магистрали) и одного П-образного компенсатора (любой по схеме)…..……23
2.15 Подбор конструкции тепловой изоляции и расчет толщины основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети……………24
Построение продольного профиля 1 км
2.16 Расчет подогревательной установки ЦТП (для закрытой системы теплоснабжения - для горячего водоснабжения, для открытой системы теплоснабжения - для отопления)……………………………..……………….25
3 Литература, рекомендуемая для изучения курса…………………..……….26
Задание курсового проекта
Разработать систему теплоснабжения районов города, включая подогревательную установку ТЭЦ, магистральные тепловые сети, ЦТП микрорайона.
Построить графики расхода теплоты, Графически показать монтажную трассу тепловой сети, план
Теплоносителем является вода, нагреваемая в основных и пиковых подогревателях ТЭЦ.
Все жилые кварталы присоединены к однотрубным тепловым сетям.
Определить расчетные (средние и максимальные) часовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых кварталов.
Построить часовой график расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.
Построить графики температур воды и графики расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарный график расхода воды и график средневзвешенной температуры обратной воды.
Построить годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.
Разработать принципиальную схему теплоснабжения, в том числе схему нагрева воды на ТЭЦ и схему подпитки сети.
Выбрать тип прокладки теплосети, строительные конструкции, тепловую изоляцию и теплоизоляционную конструкцию, механическое оборудование теплосети.
Произвести гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ.
Построить пъезометр для зимнего и летнего режимов работы тепловой сети. На пъезометре указать напоры сетевых и подпиточных насосов.
Подобрать сетевые насосы. Построить суммарную характеристику параллельной работы насосов и характеристику тепловой сети. Определить рабочую точку сети.
Определить объем подпиточной воды. Подобрать подпиточные насосы. Для открытых систем теплоснабжения разработать схему водоподготовки.
Определить производительность основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ. Рассчитать тип и количество основных подогревателей и подобрать водогрейный пиковый котел. Для открытой системы теплоснабжения произвести расчет деаэратора.
Выбрать тип подвижных и неподвижных опор в каналах и камерах. Рассчитать усилия, действующие на одну из опор (первая от ТЭЦ неподвижная опора на главной магистрали).
Рассчитать один угол, работающий на самокомпенсацию.
Рассчитать один сальниковый компенсатор (первый от ТЭЦ на главной магистрали) и один П-образный компенсатор (любой по схеме).
Подобрать конструкцию тепловой изоляции и рассчитать толщину основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети.
Рассчитать подогревательную установку ЦТП (для закрытой системы теплоснабжения - для горячего водоснабжения, для открытой системы теплоснабжения - для отопления).
В объем пояснительной записки входят графики и схемы.
1 График часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.
Графики температур и расходов воды в теплопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов тепловой нагрузки.
Годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния наружных температур.
Пьезометрический график для зимнего и летнего режимов работы тепловой сети.
Принципиальная схема теплоснабжения, в том числе схемы подпитки, водоподготовки и подогревательной установки ТЭЦ.
Расчетная схема тепловой сети.
Принципиальная схема подогревательной установки ЦТП.
Графическая часть проекта
В графическую часть проекта входят
Общие данные по проекту.
Генплан района города.
Монтажная схема 1 км главной магистрали тепловой сети, начиная от ТЭЦ, и ближайшего ответвления.
Профиль 1 км трассы главной магистрали.
Сечение непроходного канала (на головном участке).
Узел теплофикационный (первый УТ от ТЭЦ, М=1:10 - 1:20, план и разрез).
Элементы оборудования тепловой сети: подвижная и неподвижная опоры, узел смены типа прокладки сети (в двух проекциях), конструкция тепловой изоляции.
ЦТП: план, два разреза и аксонометрическая схема.
2. Исходные данные.
1. Расчетная температура воды в тепловой сети 145-70 [ о С]
2. Ген план районов города Барнаула.
3. Климатические показатели населенного пункта:
а) среднегодовая температура наружного воздуха 1,3 [ о С]
б) t но = -39 [ о С]
в) t нв = -23 [ о С]
г) t ср = -8,3 [ о С]
4. Этажность зданий – 5, 7, 9 [эт].
5. Однотрубная система теплоснабжения.
3. Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок.
где – общая жилая площадь квартала, [м 2 ]
– площадь квартала по генплану, [га]
– плотность жилого фонда, [м 2 /га], принимается (таблица А.1).
Число жителей определяется из условия, что норма жилой площади на одного жителя составляет 12 [м 2 /чел]:
Для определения числа жителей и жилой площади города производится нумерация районов, определяется их площадь, а также число жителей и их жилая площадь. Расчеты записываются в таблицу 1.
Таблица 1 - Площади районов, число жителей, жилая площадь района
Площадь одного квартала F кв,i , [га]
Этажность зданий n , [ эт ]
Плотность жилого фонда, fi [м 2 /га]
Жилая площадь квартала F ж,i [м]
Общая площадь жилых зданий, [м 2 ]
Число жителей в квартале N i ,[чел]
По данным таблицы 1 определяют тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по [1.п.2]. Определение расходов теплоты производят для каждого квартала и всего города в целом, но раздельно для каждого вида нагрузок. Результаты расчета заносят в таблицу 2.
Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий и сооружений определяются:
для предприятий - по укрупненным ведомственным нормам, утвержденным в установленном порядке, либо по проектам аналогичных предприятий;
для жилых районов городов и других населенных пунктов - по формулам:
а) максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий
б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий
в) средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
г) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
где k 1 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;
k 2 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. - 0,4, после 1985 г. - 0,6.
Средний тепловой поток на отопление жилых районов населенных пунктов, Вт, следует определять по формуле
то же, на вентиляцию, В т , при t o
Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых районов населенных пунктов в неотапливаемый период следует определять по формуле:
При определении суммарных тепловых потоков жилых и общественных зданий присоединяемых к тепловым сетям, следует учитывать также тепловые потоки на горячее водоснабжение существующих зданий подлежащих централизованному теплоснабжению, в том числе не имеющих централизованных систем горячего водоснабжения или оборудованных газовыми колонками.
Потери теплоты в тепловых сетях следует определять расчетом с учетом тепловых потерь через изолированные поверхности трубопроводов и со среднегодовыми утечками теплоносителя.
Таблица 2 - Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
При определении расчетных суммарных расходов теплоты на весь город необходимо учесть потери теплоты в сетях и оборудовании в размере 5% от суммарного расхода теплоты:
где принимают по таблице 2.
Далее определяются средние тепловые потоки на отопление и вентиляции, а затем годовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по [1, пр. 22].
на отопление жилых или общественных зданий:
на вентиляцию общественных зданий:
на горячее водоснабжение жилых или общественных зданий:
где n o - продолжительность отопительного периода, сут, соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного воздуха 8 °C и ниже, принимаемому по СНиП 2.01.01-82 ;
Z - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч);
n hy - расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения. При отсутствии данных следует принимать 350 сут.
4. Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.
Часовой график расхода теплоты на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха строится по двум точкам. Первая точка - это расход теплоты при расчетной температуре наружного воздуха; вторая - равная нулю при температуре наружного воздуха, сходной с температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий. Линия графика будет представлять собой прямую линию. Отопление прекращается при t Н = +8 [°С]. Расход теплоты при температурах более высоких, чем +8 [°С], на графике будет показан условно. Аналогично строится часовой график расхода теплоты на вентиляцию. Линия графика будет представлять собой тоже прямую линию.
Часовой график расхода теплоты на горячее водоснабжение для зимнего периода изображается двумя линиями, параллельными оси абсцисс (максимальный и средний расход теплоты). Для летнего периода при t Н +8 [°С] строится только линия максимального летнего расхода теплоты, которая также параллельна оси абсцисс. Построение графиков ведут по [6,7,11]. График находится в приложении №1.
5. Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха
Годовой график продолжительности расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится по часовым графикам расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и по длительности стояния различных температур наружного воздуха в течение отопительного сезона. Число часов стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период приведено в [8, таблица 1.3].
В летний период, который в теплоснабжении условно определятся периодом с наружными температурами выше +8 [°С], работает из трех основных нагрузок только горячее водоснабжение. Нагрузка горячего водоснабжения принимается равной среднему значению соответственно для зимнего и летнего периодов. Часовые графики тепловых нагрузок и график по продолжительности строятся на одном листе миллиметровки. По центру листа размещается ось расчетных тепловых нагрузок (ось ординат). По оси абсцисс, вправо от оси координат откладывают продолжительность отопительного периода, а влево – температуру наружного воздуха.
Рекомендуется следующий порядок построения графика. Вначале строится график отопительной нагрузки справа от оси ординат: по оси ординат при t НР откладывается Q НР . Эта точка соединяется прямой линией с точкой t В =18 [ 0 С] на оси абсцисс. На нее накладывается вентиляционная нагрузка таким же методом. Линия вентиляционной нагрузки будет одновременно и линией суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки. Линию нагрузки горячего водоснабжения для зимнего периода проводят параллельно линии суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки в диапазоне температур от t НР до t = +8 [ 0 C]. В диапазоне наружных температур выше +8 [ 0 С] график нагрузки горячего водоснабжения проводится параллельно оси абсцисс. После построения часовых графиков тепловых нагрузок приступают к построению годового графика. Годовой график продолжительности тепловой нагрузки строится справа от оси ординат. Перед построением графика необходимо заполнить таблицу 3. Таблица заполняется по [8, таблица 1.3].
Температурный диапазон, 0 С
Порядок построения графика следующий. При данной текущей температуре наружного воздуха, соответствующей концу температурного диапазона из таблица 4, подняться вертикально вверх до линии суммарного расхода теплоты. Из точки пересечения провести горизонтальную прямую вправо до вертикальной линии, соответствующей n i этого же диапазона из таблица 4. Пример построения графиков часового и годового расходов теплоты смотри в [6; 7, с. 70]. График находится в приложении №1.
6. Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды
В данном проекте теплоснабжения районов города предусматривается одновременная подача теплоты по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Режим отпуска теплоты от ТЭЦ определяется по [1, п.4] в зависимости от отношения среднечасовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной на отопление.
Базовый график качественного регулирования по отопительной нагрузке строится по [8, с. 156-162]. При этом методе регулирования температура воды в подающей магистрали тепловой сети при высоких наружных температурах (t Н ≥ +8 [ 0 С]) сохраняется постоянной и равной 70 [ 0 С] для закрытых систем. Температура обратной воды от систем отопления в этом диапазоне также принимается постоянной и равной температуре воды в обратной магистрали в точке излома графика. При температуре наружного воздуха t Н > +8 [ 0 С] температура воды в обратной магистрали теплосети принимается согласно [1, п.5.4] равной 30 [ 0 С].
Для двухступенчатой смешанной схемы включения подогревателей горячего водоснабжения графики температур строятся по [8,c. 163]. В открытых системах теплоснабжения, если на вводе отсутствует регулятор расхода и применяется обычный отопительно-бытовой график необходимые расходы воды на ввод определяются по [1, п.5.2] с учетом максимального расхода воды на горячее водоснабжение [7, с. 85, пример 4.11]. Если у абонента установлены аккумуляторы теплоты, то учитывается средний расход воды на ввод.
Повышенный график в закрытой системе применяется при последовательном включении местных подогревателей горячего водоснабжения. Для осуществления этого метода регулирования требуется установка на вводе двух регуляторов: температуры воды горячего водоснабжения и расхода сетевой воды на перемычке у подогревателя верхней ступени. Расчет графика ведется по [6, с. 113; 7, с. 74; 11, с. 112]. В открытой системе методика расчета графика и определение расхода воды на ввод зависит от наличия регулятора расхода РР. Методика расчета графика приведена в [6, с. 118; 7, с. 87, пример 4.12].
После определения расходов воды и температур обратной воды после теплопотребляющих установок необходимо построить график средневзвешенной температуры воды в обратной магистрали теплосети и суммарный расход сетевой воды в тепловой сети. График находится в приложении 2.
7. Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей.
Водоводяные тепловые сети районов города однотрубные, подающие одновременно теплоту на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Прокладка теплосети подземная, канальная, непроходная. Тепловые сети снабжены одно- и двух - сторонними сальниковыми компенсаторами, подвижными и неподвижными опорами, тепловыми камерами, задвижками, тройниками, отводами, стальными трубами водогазопроводными СНиП 2.07.01.
8. Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ .
Перед началом расчета необходимо выполнить трассировку теплосети. Я проложил трассу по наименее загруженным городским улицам, чтобы в меньшей степени стеснять уличное движение в период строительства и ремонта. Стремился к минимальной длине трубопровода и колодцев. Рекомендации по выбору трассы теплосети брал из [5]. В целях экономии капитальных затрат сеть прокладывают не по каждой улице, а через улицу. Обозначил главную магистраль (наиболее протяженная или наиболее нагруженная линия). Величина гидравлических потерь давления для главной магистрали является максимальной по сравнению с гидравлическими потерями других направлений тепловой сети, поэтому эта величина является для всей тепловой сети расчетной. Она также определяет напор сетевых насосов. Гидравлический расчет начал с составления расчетной схемы главной магистрали и всех ответвлений. Расчетную схему изображают без масштаба (приложение 3): на ней в виде стрелок наносят ответвления к кварталам, указывают номера расчетных участков, их длины по масштабу генплана, а также расчетные расходы воды на участках и ответвлениях.
Для гидравлического расчета необходимо рассчитать расходы теплоносителя на каждый квартал: максимальные на отопление и вентиляцию, среднечасовые и максимальные на горячее водоснабжение, а также суммарные расходы. Расходы теплоносителя определяются согласно [1]. Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.
Расчетные расходы воды, [т/ч], следует определять по формулам:
б) на вентиляцию
в) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:
средний, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:
максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:
г) расчетный расход воды, [т/ч], в тепловых сетях в неотопительный период следует определять по формуле:
Снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых и технологических нужд потребителей. Характеристика труб, опор, компенсаторов. Схемы присоединений систем отопления и вентиляции к тепловым сетям.
Содержание
1. Классификация систем теплоснабжения
2. Трубы, опоры, компенсаторы и их соединения
3. Организация эксплуатации тепловых сетей
ВВЕДЕНИЕ
1. Классификация систем теплоснабжения.
Система теплоснабжения здания предназначена для обеспечения тепловой энергией (теплотой) его инженерных систем, требующих для своего функционирования подачи нагретого теплоносителя. Помимо традиционных систем (отопление и горячее водоснабжение), в современном гражданском здании могут быть предусмотрены и другие теплопотребляющие системы (вентиляция и кондиционирование воздуха, обогреваемые полы, бассейн).
Снабжение теплом потребителей (систем отопления, вентиляции, на технологические процессы и горячее водоснабжение зданий) состоит из трёх взаимосвязанных процессов:
-использование теплового потенциала теплоносителя.
В соответствии с этим, каждая система теплоснабжения состоит из трёх звеньев:
-системы теплопотребления с нагревательными приборами.
Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам:
-по виду источника тепла;
-по виду теплоносителя.
По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи тепла и числом потребителей. Они могут быть местными централизованными и децентрализованными. Местными называют системы теплоснабжения, в которых три основных звена объединены и находятся или в одном помещении, или в смежных помещениях и применяются только в гражданских, небольшого объёма, зданиях, или в небольших вспомогательных зданиях на промышленных площадках, удалённых от основных производственных корпусов. (Например: печи, газовое или электрическое отопление). В этих случаях получение тепла и передача его воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях.
Централизованными системами теплоснабжения называются в том случае, когда от одного источника тепла подаётся тепло для многих помещений или зданий.
Децентрализованными системами теплоснабжения называются в том случае, когда тепло подаются от теплогенераторов, устанавливаемых непосредственно в отапливаемых помещениях и на предприятиях.
В последние годы в связи с развитием новых экономических отношений в Украине наметилась децентрализация теплоснабжения промышленных предприятий и жилого сектора. Широко развивается строительство автономных источников теплоснабжения: блочных, модульных и крышных котельных, оснащенных полностью автоматизированными котельными агрегатами, имеющими высокие энергетические и экологические показатели.
По виду источника тепла системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию.
При районном теплоснабжении источником тепла служит районная котельная, а при теплофикации - ТЭЦ.
Теплоносителем называется среда, которая передаёт тепло от источника тепла к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
По виду теплоносители системы теплоснабжения делятся на две группы:
-водяные системы теплоснабжения;
-паровые системы теплоснабжения.
Водяные системы теплоснабжения различают по числу теплопроводов, передающих воду в одном направлении:
Водяные системы теплоснабжения по способу присоединения систем горячего водоснабжения разделяют на две группы:
Схемы присоединений систем отопления и вентиляции к тепловым сетям могут быть зависимые и независимые. При зависимой схеме вода из тепловых сетей непосредственно поступает в нагревательные приборы систем отопления и вентиляции. При независимой схеме вода из тепловой сети доходит только до абонентских вводов местных систем, т.е. до места присоединения последних к тепловой сети, и не попадает в нагревательные приборы, а в специально предусмотренных подогревателях нагревает воду, циркулирующую в системах отопления зданий, и возвращается по обратному теплопроводу к источнику теплоснабжения.
Паровые системы теплоснабжения могут быть с возвратом и без возврата конденсата. Технологические потребители пара присоединяются непосредственно или с применением компрессора, если давление пара в сети ниже давления, требуемого технологическими потребителями. Выбор систем теплоснабжения.
Система теплоснабжения выбирается в зависимости от характера теплового потребления и вида источника теплоснабжения.
Водяным системам теплоснабжения отдаётся предпочтение, когда тепловые потребители представляют собой системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При наличии технологической тепловой нагрузки, требующей тепло повышенного потенциала, рационально также применять воду в качестве теплоносителя, но при всём этом предусматривать прокладку третьего обособленного трубопровода.
На промышленных площадках при превалирующей технологической тепловой нагрузке повышенного потенциала и малых нагрузках отопления и вентиляции можно применять паровые системы теплоснабжения.
2. Трубы, опоры, компенсаторы и их соединения
Наибольшее применение для устройства инженерных сетей получили стальные трубы, выпускаемые промышленностью для резьбовых и безрезьбовых соединений, бесшовные (цельнотянутые) и со швом (сварные). Стальные водогазопроводные трубы изготовляют по ГОСТ 3262-75 условным проходом от 10 до 150 мм. Трубы выпускают оцинкованные и неоцинкованные (черные). Слой цинка на поверхности оцинкованных труб предохраняет их от коррозии при химическом или электрохимическом воздействии. Для соединения стальных труб, имеющих трубную (газовую) резьбу, применяют прямые или переходные соединительные части (фитинги) из ковкого чугуна и стали. Для устройства разъемного соединения стальных труб используют фланец, муфту или сгон, состоящий из муфты и контргайки, навернутой со стороны длинной резьбы. К недостаткам стальных труб относятся высокая материалоемкость и трудоемкость монтажа.
Чугунные водопроводные раструбные трубы применяют для устройства вводов (на давление до 1 МПа) и участков сети, прокладываемых в земле. Длина чугунных труб может составлять от 2 до 6 м. Кольцевые раструбные щели в стыковых соединениях чугунных труб диаметром до 300 мм заделывают с помощью резиновых манжет.
Для внутренних сетей водопровода используют пластмассовые напорные трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности, диаметром от 12 до 160 мм на рабочее давление до 1 МПа в бухтах, на катушках или в отрезках длиной до 12 м, а также трубы напорные из непластифицированного поливинилхлорида диаметром от 10 до 160 мм с номинальным давлением 1,6 МПа с раструбом под клеевое соединение, под эластичное уплотнительное кольцо и без раструба, в отрезках до 6 м (12 м) и полипропилена. Срок службы труб при температуре 20°C - 50 лет. Максимальная рабочая температура постоянная до 60°C, кратковременная до 80°C. Наряду с положительными свойствами: коррозионной стойкостью, относительной гладкостью внутренней поверхности пластмассовые трубы имеют ряд недостатков: сравнительно большую хрупкость и значительный коэффициент температурного линейного расширения.
Соединение полиэтиленовых и полипропиленовых труб между собой и с фасонными частями выполняют преимущественно методом контактной сварки в стык или с помощью соединительных деталей с закладными нагревателями (электрофузионными фитингами). Возможно механическое соединение с помощью компрессионных фитингов. Раструбные трубы из поливинилхлорида соединяют при помощи зазорозаполняющего клея на основе тетрагидрофурана (типа "Tangit") или с помощью эластичных уплотнительных колец.
Пластмассовые трубы легко обрабатываются и монтируются, но ввиду своей гибкости они требуют большего числа креплений на единицу длины и больше подходят для скрытого монтажа. Полипропиленовые трубы на морозе становятся хрупкими, поэтому их монтаж необходимо вести при температуре выше 5°C.
Наряду с пластмассовыми трубами все чаще используют металлополимерные трубы, которые обладают теми же достоинствами и недостатками, что и плпастмассовые.
Появление пластмассовых и металлополимерных труб позволило перейти от последовательной схемы присоединения приборов к стояку к параллельной с использованием поэтажных коллекторов. При этой схеме значительно снижается влияние одновременного включения водоразборной арматуры у расположенных рядом приборов на расход воды каждого прибора.
Медные трубы находят все большее применение при индивидуальном коттеджном строительстве. Эти трубы объединяют все достоинства металлических и пластмассовых труб, но обладают большим сроком эксплуатации.
Трубы из нержавеющей стали также начали использовать для систем внутреннего водопровода после появления принципиально новых методов соединения труб и разнообразных фасонных частей.
В настоящее время для систем отопления и водоснабжения в наибольшей меречасто используются металлопластиковые, полипропиленовые и полиэтиленовые трубы. Соединительные элементы для таких труб выполняются из пластика, латуни или бронзы. Системы этих труб и фитингов надежны, долговечны, имеют отличные гидравлические, температурные и гигиенические характеристики, идеально подходят для выполнения любых задач отопления и водоснабжения квартир, офисов и коттеджей. Многолетний опыт использования таких систем труб в Европе и странах СНГ не оставляет сомнений в их надежности.
Современный рынок теплотехнического оборудования представлен многочисленными производителями и предоставляет широкий выбор труб и комплектующих для отопления и водоснабжения. Такие торговые марки, как Valtec, Pexal, Giacomini (Италия), KAN (Польша), REHAU (Германия) означают целый комплекс высококачественного оборудования, включающий не только трубы и фитинги, но и широкий ассортимент дополнительных приборов и устройств для отопления и водоснабжения. С их помощью можно создать современные системы отопления и водоснабжения любой сложности, высокой комфортности и надежности.
Современные полимерные трубы имеют ряд преимуществ перед устаревшими стальными трубами, используемыми для отопления и водоснабжения. К основным таким преимуществам относятся следующие:
- Использование меньших диаметров. Полимерные трубы имеют очень гладкую внутреннюю поверхность и малые гидравлические потери, что позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем стальных при одинаковой пропускной способности. Использование труб меньшего диаметра позволяет сделать монтаж систем более компактным и экономичным.
- Хорошая пропускная способность в течение всего периода эксплуатации. Полимерные трубы имеют высокую стойкость к отложениям каких-либо солей, полностью отсутствует коррозия. Стальные трубы за несколько лет эксплуатации сильно зарастают ржавчиной и солями, при всём этом их пропускная способность резко уменьшается. Ухудшается при всём этом и качество воды, проходящей через такие трубы.
- Современные полимерные трубы отвечают самым высоким требованиям по экологии.
- Простота и экономичность монтажа. Монтаж полимерных труб благодаря их малому весу и эластичности, а также простой технологии соединений значительно проще, чем стальных, для монтажа которых, как правило, требуются квалифицированный сварщик. С помощью полимерных труб легче выполнить компактные узлы и скрытую разводку труб.
В таблице для сравнения приведены некоторые эксплуатационные характеристики труб из различных материалов.
Читайте также: