Тепловые сети справочное пособие по проектированию. Проектирование тепловых сетей Расход тепла на ГВС

курсовая работа

по курсу «Тепловые сети»

на тему: «Проектирование тепловых сетей»

Задание

на курсовую работу

по курсу «Тепловые сети»

Спроектировать и рассчитать систему теплоснабжения района города Волгограда: определить теплопотребление, выбрать схему теплоснабжения и вид теплоносителя, после чего произвести гидравлический, механический и тепловой расчеты тепловой схемы. Данные для расчета варианта №13 представлены в таблице 1, таблице 2 и на рисунке 1.

Таблица 1 - Исходные данные

ВеличинаОбозна-чениеЗначениеВеличинаОбозна-чениеЗначениеТемпература наружного воздуха (отопление)-22Производительность печи40Температура наружного воздуха (вентиляция)-13Время работы печи в годучас8200Количество жителей25 000Удельный расход газа64Количество жилых зданий85Удельный расход жидкого топливакг/т38Количество общественных зданий10Расход кислорода, вдуваемого в ванну54Объем общественных зданий155 000Расход железной рудыкг/т78Объем промышленных зданий650 000Расход чугунакг/т650Количество сталеплавильных цехов2Расход скрапакг/т550Количество механических цехов2Расход шихтыкг/т1100Количество ремонтных цехов2Температура отходящих газов до котла600Количество термических цехов2Температура отходящих газов после котла255Количество депо ж/д3Коэффициент расхода воздуха до котла1,5Количество складов3Коэффициент расхода воздуха после котла1,7

Рисунок 1 - Схема теплоснабжения района города Волгограда

Таблица 2 - Исходные данные

Расстояния участков, кмПерепады высот на местности, м01234567ОАБВГДЕЖ 47467666079268997

Реферат

Курсовая работа: 34 с., 1рис., 6 таблиц, 3 источников, 1 приложений.

Объект исследования - система теплоснабжения города Волгограда.

Цель работы - освоение методики расчетов по определению расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, выбор схемы теплоснабжения, расчет источника тепла, гидравлический расчет тепловых сетей, механический расчет, тепловой расчет тепловых сетей.

Методы исследования - выполнение и анализ расчетов по определению расходов тепла, расходов теплоносителя, расчетной магистрали, не расчетной магистрали, количества опор, компенсаторов теплопровода, выбора элеватора.

В результате данной работы было рассчитано длительность отопительного сезона, минимальный расход тепла на отопление, тепловая нагрузка на отопление, вентиляция и конденционирование носят сезонный характер и зависят от климатических условий. Также было рассчитано тепло уходящих газов мартеновских печей, произведен выбор котла утилизатора, определена экономическая эффективность котла утилизатора и экономия топлива, проведен гидравлический расчет тепловых сетей. Также рассчитано количество опор, произведен выбор элеватора, а также произведен расчет отопительного прибора.

Число жителей, элеватор, отопление, вентиляция, трубопровод, температура, напор, тепловые сети, горячее водоснабжение, участок, магистраль, теплоноситель

Расчет теплопотребления

1 Расчет тепловых нагрузок

1.1 Расход тепла на отопление

1.2 Расход тепла на вентиляцию

1.3 Расход тепла на ГВС

2 Годовой расход тепла

3 График продолжительности тепловых нагрузок

Выбор схемы теплоснабжения и вида теплоносителя

Расчет источника тепла

1 Тепло уходящих газов

2 Выбор котла-утилизатора

3 Определение экономии топлива и экономической эффективности котла-утилизатора

Гидравлический расчет тепловой сети

1 Определение расхода теплоносителя

2 Расчет диаметра трубопровода

3 Расчет паления давления в трубопроводе

4 Построение пьезометрического графика

Механический расчет

Тепловой расчет

Перечень ссылок

Введение

Теплоснабжение является одной из основных подсистем энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около 1/3 всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов.

Основными направлениями совершенствования этой подсистемы является концентрация и комбинирование производства теплоты и электрической энергии (теплофикация) и централизация теплоснабжения.

Потребителями тепла являются объекты жилищно-коммунального хозяйства и промышленные предприятия. Для жилищно-коммунальных объектов используется тепло на отопление и вентиляцию зданий, горячее водоснабжение; для промышленных предприятий, кроме того, на технологические нужды.

1. Расчет теплопотребления

1.1 Расчет тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха носят сезонный характер и зависят от климатических условий. Технологические нагрузки могут быть как сезонные, так и круглогодичные (горячее водоснабжение).

1.1.1 Расход тепла на отопление

Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритока.

Тепловые потери здания в основном зависят от теплопотерь теплопередачей через наружные ограждения и инфильтрации.

где - теплопотери теплопередачей через наружные ограждения, кВт;

Коэффициент инфильтрации.

Расход тепла на отопление жилых зданий определяем по формуле (1.1), где потеря тепла теплопередачей через наружные ограждения рассчитывается по формуле:

где - отопительная характеристика здания, кВт/(м3·К);

Наружный объем жилого здания, м3;

Общий объем жилых зданий определяется по формуле:

где - количество жителей, чел;

Объемный коэффициент жилых зданий, м3/чел. Примем равным.

Для определения отопительной характеристики необходимо знать средний объем одного здания, тогда из приложения 3 имеем.

По приложению 5 находим, что. Коэффициент инфильтрации для данного типа зданий примем. Тогда расход тепла на отопление жилых зданий составит:

Расход тепла на отопление общественных зданий также рассчитывается по формулам (1.1) и (1.2), где объем зданий принимается равным объему общественных зданий.

Средний объем одного общественного здания.

Из приложения 3 имеем. По приложению 5 определяем, что.

Коэффициент инфильтрации для данного типа зданий примем. Тогда расход тепла на отопление общественных зданий составит:

Расход тепла на отопление промышленных зданий вычисляет по формуле:

Средний объем одного промышленного здания:

Соответственно этому значению из приложения 3 имеем значения отопительных характеристик которые приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Отопительные характеристики промышленных зданий

Коэффициент инфильтрации примем. Внутренняя температура воздуха в цехах должна составлять, в депо - , а на складе - .

Расход тепла на отопление промышленных цехов:

Расход тепла на отопление ж/д депо и складов:

Общий расход тепла на отопление промышленных зданий составит:

Суммарный расход тепла на отопление составит:

Расход тепла в конце отопительного периода:

где - наружная температура начала и конца отопительного периода;

Расчетная температура внутри отапливаемого здания.

Часовой расход тепла в конце отопительного периода:

Часовой расход тепла на отопление:

1.1.2 Расход тепла на вентиляцию

Ориентировочный расчет расхода тепла на вентиляцию можно проводить по формуле:

где - вентиляционная характеристика здания, кВт/(м3 ·К);

Наружный объем здания, м3;

Внутренняя и наружная температуры, °С.

Расход тепла на вентиляцию общественных зданий.

При отсутствии перечня общественных зданий можно принимать для суммарного объема всех общественных зданий. Таким образом, расход тепла на вентиляцию этого типа зданий составит:

Расход тепла на вентиляцию промышленных зданий вычисляем по следующей формуле:

Средний объем одного промышленного здания и соответственно этому из приложения 3 находим вентиляционную характеристику здания (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Вентиляционные характеристики промышленных зданий

ЦехСталеплавильныйМеханическийРемонтныйТермическийДепо ж/дСклад0,980,180,120,950,290,53

Расход тепла на вентиляцию ж/д депо и складов:

Расход тепла на вентиляцию промышленных цехов:

Общий расход тепла на вентиляцию общественных зданий составит:

Общие затраты на вентиляцию составят:

Расход тепла на вентиляцию в конце отопительного периода определяем по формуле (1.5):

Часовой расход тепла на вентиляцию в конце отопительного периода:

Часовой расход тепла:

1.1.3 Расход тепла на ГВС

Горячее водоснабжение имеет весьма неравномерный характер как в течение суток, так и в течение недели. Среднесуточный расход тепла на бытовое горячее водоснабжение:

где - количество жителей, чел;

Норма расхода горячей воды с на одного жителя, л/сут;

Расход горячей воды с для общественных зданий, отнесенных к одному жителю района, л/сут;

Теплоемкость воды: .

Примем и. Тогда имеем:

Часовой расход тепла на горячее водоснабжение:

Средний расход тепла на горячее водоснабжение в летний период:

где - температура холодной водопроводной воды в летний период, °С ();

Коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к расходу воды в отопительный период ().

Тогда:

Часовой расход тепла:

1.2 Годовой расход тепла

Расход теплоты за год - это сумма всех тепловых нагрузок:

где - годовой расход тепла на отопление, кВт;

Годовой расход тепла на вентиляцию, кВт;

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение, кВт.

Годовой расход тепла на отопление определяется по формуле:

где - продолжительность отопительного периода, с;

Средний за отопительный сезон расход тепла, кВт:

где - средняя наружная температура отопительного периода, °С

По приложению 1 находим и. Из приложения 2 для города Волгоград выписываем часы стояния среднесуточных температур в году (таблица 1.3).

Таблица 1.3 - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха

Тем-ра,°С-20 и ниже-15 и ниже-10 и ниже-5 и ниже0 и ниже+5 и ниже+8 и нижеЧасы стояния1294329541690287139194368

Тогда годовой расход тепла на отопление составит:

Годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:

где - продолжительность работы вентиляции в течение отопительного периода, с;

Средний за отопительный сезон расход тепла на вентиляцию, кВт:

Продолжительность работы вентиляции принимают для общественных зданий. Тогда годовой расход тепла на вентиляцию составит:

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение определим по формуле:

где - длительность работы горячего водоснабжения в течение года, с.

Принимают. Тогда годовой расход тепла на горячее водоснабжение составит:

Годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение составит:

1.3График продолжительности тепловой нагрузки

График продолжительности тепловой нагрузки характеризует зависимость теплопотребления от наружной температуры воздуха, а также иллюстрирует уровень потребления суммарного тепла на протяжении всего отопительного периода.

Для построения графика тепловой нагрузки необходимы следующие данные:

®длительность отопительного сезона

®расчетный часовой расход тепла на отопление

®минимальный часовой расход тепла на отопление

®расчетный часовой расход тепла на вентиляцию

®минимальный часовой расход тепла на отопление

2. Выбор схемы теплоснабжения и вида теплоносителя

Магистральные теплопроводы изображены на рисунке 2.1. Как видно, это лучевая тепловая сеть, в которой отдельные магистральные ветки соединены между собой (А-Б и А-Г, А-Г и Г-В и т.д.) во избежание перерывов в снабжении теплом.

Рисунок 2.1 - Схема теплоснабжения города Волгограда

Источником тепла является котел-утилизатор, который использует вторичные ресурсы мартеновской печи. Теплоносителем является вода.

При централизованном теплоснабжении применяют три основные схемы: независимую, зависимую со смешением воды и зависимую прямоточную. В нашем случае установим зависимую схему со смешением воды для присоединения системы отопления к наружным теплопроводам. Здесь обратная вода из системы отопления смешивается с высокотемпературной водой из наружного подающего теплопровода при помощи элеватора.

3. Расчет источника тепла

Источником тепла является мартеновская печь, вторичные ресурсы которой используются котлом-утилизатором для осуществления отопления. Вторичными энергоресурсами сталеплавильного производства, используемыми для централизованного теплоснабжения, являются тепло уходящих газов и тепло элементов сталеплавильной печи.

Мартеновская печь, работающая скрап-рудным процессом, отапливается смесью природного газа и мазута с подачей кислорода в ванну. Состав топлив приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Состав топлива, сжигаемого в мартеновской печи

Газ, %95,72,850,11,35Мазут, %85,512,40,50,50,11,0

3.1 Тепло уходящих газов

Уходящие газы мартеновской печи после регенераторов имеют температуру 605°С и используются для выработки пара в котлах-утилизаторах. Количество тепла уходящих газов определяют на 1 т стали. Поэтому для определения энтальпии уходящих газов необходимо определить объемы отдельных их составляющих в расчете на 1 т стали. Теоретический расход кислорода для сжигания 1 м3 газообразного топлива рассчитаем по формуле:

Имеем:

Теоретический расход кислорода для сжигания 1 кг жидкого топлива:

Общий теоретический расход кислорода для сжигания топлива на 1 т стали рассчитывается по формуле:

где - расход газообразного топлива, ;

Расход жидкого топлива, кг/т.

Также кислород расходуют на окисление примесей металла и на дожигание окиси углерода, выделяющейся из ванны. Количество оного с учетом кислорода железной руды составит:

где - расход руды на 1 т стали, кг;

Количество выгоревшего углерода на 1 т стали, кг:

где - расход чугуна и скрапа на 1 т стали, кг;

Таким образом, количество выгоревшего углерода составит:

Объем кислорода в уходящих газах на выходе из регенератора вычисляем как:

где - коэффициент расхода воздуха до котла-утилизатора.

Определим объемы других газов в продуктах сгорания. Объем трехатомных газов в продуктах горения смеси газообразного и жидкого топлива вычисляются по формуле:

Трехатомные газы также выделяются из шихты:

где - количество и, выделяющееся из ванны на 100 кг шихты, кг;

Плотности и ();

Расход шихты на 1 т стали, кг.

Для скрап-рудного процесса

Суммарный объем трехатомных газов определяется как:

Объем водяных паров в продуктах сгорания смеси топлива составят:

где - удельный расход чистого кислорода, вдуваемого в ванну, .

Выделение водяных паров из шихты:

где - количество выделившихся из ванны на 100 кг шихты, кг;

Плотность водяных паров.

Для скрап-рудного процесса.

Объем водяных паров в уходящих газах вычисляется аналогично объему двухатомных газов согласно формуле (3.9):

Объем азота в уходящих газах:

Таким образом, энтальпия газов на выходе из регенератора в расчете на 1 т стали составит:

где - температура газов до котла-утилизатора, °С;

Объемные теплоемкости соответствующих газов, кДж/(м3 К).

3.2 Выбор котла-утилизатора

Годовой выход тепла с уходящими газами составит:

где - производство стали за год, т.

Тогда возможная утилизация уходящих газов определится формулой:

где - энтальпия уходящих газов на выходе из котла-утилизатора, ГДж/т. При определении энтальпии уходящих газов на выходе из котла-утилизатора следует учитывать, что в котле утилизаторе имеются подсосы воздуха, то есть коэффициент расхода воздуха после котла составляет 1,7, а значит объемы кислорода и азота увеличатся:

Для выбора котла-утилизатора необходимо определить часовой расход уходящих газов:

где - время работы мартеновской печи в год, ч.

Среднечасовой расход уходящих газов на входе в котел-утилизатор составит:

На выходе из котла-утилизатора:

По приложению выбираем КУ-100-1 с пропускной способностью 100000 м3/ч.

3.3 Определение экономии топлива и экономической эффективности котла-утилизатора

Энтальпия газов на выходе из котла-утилизатора равна:

А значит, возможная утилизация уходящих газов за год составит:

При тепловом направлении утилизации вторичных энергоресурсов возможная выработка тепла определяется по формуле:

где - коэффициент, учитывающий несоответствие режима и времени работы утилизационной установки и технологического агрегата;

Коэффициент, учитывающий потери тепла утилизационной установкой в окружающую среду.

При и возможная выработка тепла составит:

Возможную экономию топлива рассчитаем по формуле:

где - коэффициент использования выработки; - удельный расход топлива на выработку тепла по замещенной установке, т у.т./ГДж:

где - коэффициент полезного действия замещаемой энергетической установки, с показателями которой сопоставляется эффективность использования вторичных энергоресурсов.

При и имеем следующую экономию топлива:

Расчетная экономия от использования вторичных энергоресурсов определяется из выражения:

где - коэффициент, учитывающий дополнительно сокращение текущих расходов, кроме экономии топлива, вызванное уменьшением мощности основных энергетических установок в результате замещения их утилизационными установками;

Заводская стоимость сэкономленного топлива по действующим прейскурантным ценам и тарифам, грн/т у.т.;

Удельные расходы на эксплуатацию утилизационных установок, грн/ГДж;

Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (0,12-0,14);

Капиталовложения в замещаемые энергетические и утилизационные установки, грн.

Затраты приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Затраты

ПараметрОбозначениеЗначение Капитальные затраты на КУ-100-1 160 млн. грн.Удельные расходы на эксплуатацию утилизационной установки 45 грн/ГДжСтоимость условного топлива33 000 грн/т у.т.

Капиталовложения в замещаемую установку для выработки такого же количества пара составляют:

Тогда расчетная экономия от использования вторичных энергоресурсов будет равна:

4. Гидравлический расчет тепловой сети

В задачу гидравлического расчета входит определение диаметра трубопровода, падения давления между отдельными точками, определения давления в различных точках, увязка всех точек системы с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и у абонементов при статических и динамических режимах.

4.1 Определение расхода теплоносителя

Расход теплоносителя в сети можно вычислить по формуле:

где - тепловая мощность системы отопления, кВт;

Расчетная температура подающей и обратной воды в системе отопления, °С;

Теплоемкость воды, кДж/(кг·°С).

Для участка 0 тепловая мощность будет равна сумме расходов тепла на отопление и вентиляцию, то есть. Расчетные температуры прямой и обратной воды примем 95°С и 70°С. Таким образом, расход воды для участка 0 составит:

Для остальных участков вычисление расходов теплоносителя сведено в таблицу 4.1 теплоснабжение теплопотребление нагрузка теплоноситель

4.2 Расчет диаметра трубопровода

Оценим предварительный диаметр трубопровода, используя формулу массового расхода:

где - скорость теплоносителя, м/с.

Скорость движения воды примем 1,5 м/с ,плотность воды при средней температуре в сети 80-85°С составит. Тогда диаметр трубопровода составит:

Из ряда стандартных диаметров принимаем диаметр 680×9 мм. Для него проводим следующие расчеты. Исходной зависимостью для определения удельного линейного падения давления в трубопроводе является уравнение ДАрси:

где - коэффициент гидравлического трения;

Скорость среды, м/с;

Плотность среды, кг/м3;

Массовый расход, кг/с.

Коэффициент гидравлического трения в общем случае зависит от эквивалентной шероховатости и критерия Рейнольдса. Для транспорта тепла применяют шероховатые стальные трубы, в которых наблюдается турбулентное течение. Полученная опытным путем зависимость коэффициента гидравлического трения стальных труб от критерия Рейнольдса и относительной шероховатости хорошо описывается универсальным уравнением, предложенным А.Д. Альтшулем:

где - эквивалентная шероховатость, м;

Внутренний диаметр трубопровода, м;

Критерий Рейнольдса.

Эквивалентная шероховатость для водяных сетей, работающих в условиях нормальной эксплуатации, составляет. Критерий Рейнольдса вычисляем по формуле:

где - кинематическая вязкость, м2/с.

Для температуры 80°С кинематическая вязкость воды составляет. Таким образом, имеем:

Предполагаем, что трубопровод работает в квадратичной области. Найдем новое значение диаметра по формуле:

Таким образом, предварительно принятый диаметр верен.

4.3 Расчет падения давления в трубопроводе

Падение давления в трубопроводе может быть представлено как сумма двух слагаемых: линейного падения и падения в местных сопротивлениях

Падение давления в зависимости от наклона трубопровода, Па.

Падение давления на трение вычисляют по формуле:

где λ =1,96 - коэффициент трения для новых труб с абсолютной шероховатостью 0,5 мм;

l - длина участка трубопровода, м;

ν - скорость на участке, принимаем постоянной для всех участков 1,5 м/с;- диаметр трубопровода, d = 0,5 м.

Падение давления в зависимости от наклона трубопровода вычисляем по формуле:

Где m - масса воды проходящая через участок, кг/с;- разница высот между участками, м.

Для расчета расходов теплоносителя будем использовать второй закон Кирхгофа, согласно которому сумма потерь напора для замкнутого контура равна 0.

Задаемся произвольными значениями расходов воды по участкам:

Определим сопротивления на соответствующих участках по формуле:

Определим величину невязки потерь напора:

Т.к. то нужен перерасчет. Для этого нам нужен поправочный расход:

Найдем величину невязки потерь напора второго приближения:

Для более точного определения сделаем пересчет:

Находим следующие расходы воды:

Для более точного определения сделаем ещё один пересчет:

Находим следующие расходы воды:

Таблица 4.1 - Расходы теплоносителя по участкам магистральной теплосети

УчастокИТ-АА-ББ-ДА-ГГ-ЖБ-ВВ-ЕГ-ВТепловая мощность, МВт51,52126,90711,54124,84812,34820,73727,62218,271Расход воды491,85256,8716110,18237,2184117,89197,9716263,7174,42844.4 Построение пьезометрического графика

Задаемся значениями давления (напора) в конце участков:

Жилой район Е: H=30 м (жилой 9-ти этажный дом);

Ж/Д депо, склады Д: Н=10 м;

Промышленный район Ж: Н=20 м.

Найдем давление в точке Б:

Выбираем знак «+», участок Д куда осуществляется транспортировка теплоносителя выше участка Б.

Давление в точке Б составит:

Найдем давление в точке В:

Найдем давление в точке Г:

Найдем давление в точке А:

Найдем давление в точке О:

На основание полученных данных строим пьезометрический график приложение А

5. Механический расчет

Механический расчет включает в себя:

расчет количества опор;

расчет компенсаторов теплопровода;

расчет выбора элеватора.

5.1 Расчет количества опор

При расчете количества опор трубопроводов рассматривают как многопролетную балку с равномерно распределенной нагрузкой.

Вертикальная сила;

- горизонтальная сила.

бывает только у надземных трубопроводов и обусловлена скоростью ветра:

Аэродинамический коэффициент в среднем составляет к=1,5. Для Волгограда скоростной напор составляет 0,26кПа. Иногда для надземных трубопроводов необходимо учитывать давление снежного покрова 0,58-1кПа.

Максимальный изгибающий момент:

Напряжение изгиба; кПа

W - экваториальный момент сопротивления трубы.

Тогда: - расстояние между опорами, м

Коэффициент запаса прочности,

Коэффициент прочности сварного шва трубы,

Количества опор определяется формулой:

Трубопровод, лежащий на двух опорах изгибается.

х - стрелка прогиба:

Е - модуль продольной упругости.

I - экваториальный момент инерции трубы,

5.2 Расчет компенсаторов теплопровода

При отсутствии компенсации при сильном перегреве стенке трубы возникает напряжение.

где Е - модуль продольной упругости;

Коэффициент линейного расширения,

- температура воздуха

При отсутствии компенсации в трубопроводе могут возникнуть напряжения, значительно превышающие допустимые и которые могут привести к деформации или разрушению труб. Поэтому на него устанавливают температурные компенсаторы различной конструкции. Каждый компенсатор характеризуется своей функциональной способностью - длина участка, удлинение которой скомпенсирует компенсатор:

где=250-600мм;

- температура воздуха

Тогда количество компенсаторов на рассчитываемом участке трассы:

5.3 Расчет выбора элеватора

При проектировании элеваторных вводов, как правило, приходится встречаться со следующими задачами:

определение основных размеров элеватора;

перепад давлений в сопле по заданному коэффициенту.

При решении первой задачи заданными величинами являются: тепловая нагрузка отопительной системы; расчетная наружного воздуха для проектирования отопления температуры сетевой воды в падающем трубопроводе и воды после системы отопления; потеря давления в системе отопления в рассматриваемом режиме.

Расчет элеватора выполняют:

Расходы сетевой и смешанной воды, кг\с:

где с - теплоемкость воды, Дж/(кг; с=4190 Дж/(кг.

Расход инжектируемой воды, кг/с:

Коэффициент смешения элеватора:

Проводимость системы отопления:

диаметр камеры смешения:

Из-за возможной не точности размеров элеватора необходимую разность давлений перед ним следует предусматривать с некоторым запасом 10-15%.

Диаметр выходного сечения сопла, м

6. Тепловой расчет тепловых сетей

Тепловой расчет тепловых сетей является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.

Задачи теплового расчета:

определение потерь тепла через трубопровод и изоляцию в окружающую среду;

расчет падения температуры теплоносителя при движении его по теплопроводу;

определение экономичности тепловой изоляции.

6.1 Надземная прокладка

При надземной прокладке теплопроводов тепловые потери рассчитывают по формулам для многослойной цилиндрической стенки:

где t - средняя температура теплоносителя; °С

Температура окружающей среды; °С

Суммарное термическое сопротивление теплопровода; м

В изолированном трубопроводе тепло должно пройти через четыре последовательно соединенных сопротивления: внутреннюю поверхность, стенку трубы, слой изоляции и наружную поверхность изоляции.

цилиндрической поверхности определяется по формуле:

Внутренний диаметр трубопровода, м;

Наружный диаметр изоляции, м;

и - коэффициенты теплоотдачи, Вт/.

6.2 Подземная прокладка

В подземных теплопроводах одним из включений тепловых сопротивлений является сопротивление грунта. При расчетах за температуру окружающей среды принимают естественную температуру грунта на глубине залегания оси теплопровода.

Только при малых глубинах залегания оси теплопровода, когда отношение глубины залегания h к диаметру трубы меньше d, за температуру окружающей среды принимают естественную температуру поверхности грунта.

Тепловое сопротивление грунта определяют по формуле Форгеймера:

где =1,2…2,5Вт\

Общие удельные тепловые потери, Вт/м

первого теплопровода:

Второго теплопровода:

6.3 Бесканальная прокладка трубопровода

При бесканальной прокладке теплопроводов тепловое сопротивление состоит из последовательно соединенных сопротивлений слоя изоляции, наружной поверхности изоляции, внутренней поверхности канала, стенок канала и грунта.

6.4 Тепловой расчет отопительного прибора

Тепловой расчет подогревателя заключается в определении поверхности теплообмена агрегата заданной производительности, или в определении производительности при заданных конструктивных расчетах и начальных параметрах теплоносителя. Важен также и гидравлический расчет подогревателя, который заключается в определении потерь напора первичного и вторичного теплоносителя.

Перед вами встал вопрос подключения к сетям центрального теплоснабжения? Эта статья для вас: какие виды тепловых сетей бывают, из чего состоит эта коммуникация, какие организации и почему являются наиболее подходящими для разработки проекта и на чем иногда можно сэкономить, читайте прямо сейчас.

Коротко о тепловых сетях

Что такое теплосеть представляют себе многие, но для более доступного повествования следует напомнить несколько прописных истин.

Во-первых, теплосеть не подает горячую воду непосредственно в батареи. Температура теплоносителя в магистральном трубопроводе в самые холодные дни может достигать 150 градусов и ее прямое нахождение в радиаторе отопления чревато ожогами и опасно для здоровья человека.

Во-вторых, теплоноситель из сети в большинстве случаев не должен попадать в систему горячего водоснабжения здания. Это называется закрытая система ГВС. Для удовлетворения нужд ванной и кухни используется вода питьевая (из водопровода). Она прошла обеззараживание, а теплоноситель лишь обеспечивает подогрев до определенной температуры в 50–60 градусов посредством бесконтактного теплообменника. Использование сетевой воды из тепловых трубопроводов в системе ГВС, по меньшей мере, расточительно. Готовят теплоноситель на источнике теплоснабжения (котельной, ТЭЦ) путем химической водоочистки. Из-за того, что температура этой воды часто выше точки кипения, из нее в обязательном порядке удаляются соли жесткости, вызывающие накипь. Образование любых отложений на узлах трубопровода может вывести оборудование из строя. Водопроводная вода до такой степени не нагревается и, следовательно, дорогое обессоливание не проходит. Это обстоятельство и повлияло на то, что открытые системы ГВС, с непосредственным водоразбором, практически нигде не применяются.

Виды прокладки тепловых сетей

Рассмотрим виды прокладки тепловых сетей по количеству уложенных рядом трубопроводов.

2-х трубная

В состав такой сети входят две линии: подающая и обратная. Приготовление конечного продукта (снижение температуры теплоносителя для отопления, подогрев питьевой воды) происходит непосредственно в теплоснабжаемом здании.

3-х трубная

Такой вид прокладки тепловых сетей используют довольно редко и только для зданий, где перебои с теплом не допустимы, например больницы или детские сады с постоянным пребыванием детей. В этом случае добавляется третья линия: резерв подающего трубопровода. Непопулярность такого способа резервирования заключается в его дороговизне и непрактичности. Прокладку лишней трубы запросто заменяет установленная стационарно модульная котельная и классический 3-х трубный вариант сегодня практически не встречается.

4-х трубная

Вид прокладки, когда потребителю подается и теплоноситель, и горячая вода системы водоснабжения. Это возможно в случае подключения здания к распределительным (внутриквартальным) сетям после центрального теплового пункта, в котором и происходит подогрев питьевой воды. Первые две линии, как и в случае с 2-х трубной прокладкой, это подача и обратка теплоносителя, третья - подача горячей питьевой воды, четвертая ее возврат. Если сделать акцент на диаметрах, то 1 и 2 труба будут одинаковыми, 3-я может от них отличаться (зависит от расхода), а 4-я всегда меньше 3-ей.

Прочие

В эксплуатируемых сетях есть и другие виды прокладки, но связаны они больше не с функциональностью, а с недочетами проектирования или непредусмотренной дополнительной застройкой района. Так при неверном определении нагрузок предложенный диаметр может быть существенно занижен и на ранних этапах эксплуатации появляется необходимость увеличения пропускной способности. Для того чтобы не перекладывать всю сеть заново, докладывается еще один трубопровод, большего диаметра. В этом случае подача идет по одной линии, а обратка по двум или наоборот.

При строительстве тепловой сети к обычному зданию (не больница и т. п.) используется либо вариант 2-трубной прокладки, либо 4-трубной. Зависит это только от того, на каких сетях вам дали точку врезки.

Существующие способы прокладки теплотрасс

Надземная

Наиболее выгодный способ с точки зрения эксплуатации. Все дефекты видно даже не специалисту, не требуется устройство дополнительных систем контроля. Есть и недостаток: ее довольно редко можно применить вне промзоны - портит архитектурный облик города.

Подземная

Этот вид прокладки можно разделить еще на три разновидности:

Канальная (теплосеть укладывается в лоток).

Плюсы: защита от внешнего воздействия (например, от повреждения ковшом экскаватора), безопасность (при порыве труб грунт не будет вымываться и исключаются его провалы).

Минусы: стоимость монтажа достаточно велика, при плохой гидроизоляции канал заполняется грунтовой или дождевой водой, что отрицательно сказывается на долговечности металлических труб.

Бесканальная (трубопровод кладется непосредственно в грунт).

Плюсы: Относительно малая стоимость, простота монтажа.

Минусы: при разрыве трубопровода есть опасность подмывания грунта, сложно определить место разрыва.

В гильзах.

Используется для нейтрализации вертикальной нагрузки на трубы. В основном это необходимо при пересечении дорог под углом. Представляет собой трубопровод тепловой сети, проложенный внутри трубы большего диаметра.

Выбор способа прокладки зависит от того, по какой местности проходит трубопровод. Оптимальным по стоимости и трудозатратам является бесканальный вариант, однако его не везде можно применить. Если участок теплосети расположен под дорогой (не пересекает ее, а проходит параллельно под проезжей частью) используется канальная прокладка. Для удобства эксплуатации следует использовать расположение сети под проездами лишь при отсутствии других вариантов, т. к. при обнаружении дефекта необходимо будет вскрыть асфальт, остановить или ограничить движение по улице. Есть места, где устройство канала используется для повышения безопасности. Это обязательно при прокладке сети по территориям больниц, школ, детских садов и т. д.

Основные элементы тепловой сети

Тепловая сеть, к какой разновидности ее не относи, по своей сути набор собранных в длинный трубопровод элементов. Они выпускаются промышленностью в готовом виде, и строительство коммуникации сводится к укладке и соединению частей друг с другом.

Труба является базовым кирпичиком в этом конструкторе. В зависимости от диаметра их выпускают длиной по 6 и 12 метров, но под заказ на заводе изготовителе можно приобрести любой метраж. Придерживаться рекомендуется, как ни странно, именно стандартных размеров - заводская нарезка будет стоить на порядок дороже.

В большинстве своем для теплосетей используются стальные трубы покрытые слоем изоляции. Неметаллические аналоги используются редко и только на сетях с сильно пониженным температурным графиком. Такое возможно после центральных тепловых пунктов или когда источником теплоснабжения является маломощная водогрейная котельная, да и то не всегда.

Для тепловой сети необходимо использовать исключительно новые трубы, повторное применение бывших в употреблении деталей ведет к существенному сокращению срока эксплуатации. Такая экономия на материалах приводит к значительным тратам на последующие ремонты и довольно раннюю реконструкцию. Нежелательно применение для теплотрасс любого типа прокладки труб со спиральным сварным швом. Такой трубопровод очень трудоемок при ремонте и снижает скорость аварийного устранения порывов.

Отвод 90 градусов

Помимо обычных прямых труб промышленностью выпускаются и фасонные детали к ним. В зависимости от выбранного типа трубопровода они могут разниться по количеству и назначению. Во всех вариантах обязательно присутствуют отводы (повороты трубы под углом 90, 75, 60, 45, 30 и 15 градусов), тройники (ответвления от основной трубы, вваренной в нее трубой такого же или меньшего диаметра) и переходы (изменение диаметра трубопровода). Остальные, к примеру, концевые элементы системы оперативного дистанционного контроля, выпускаются по необходимости.

Отвлетвление от основной сети

Не менее важный элемент в строительстве теплотрассы - запорная арматура. Это приспособление перекрывает поток теплоносителя, как к потребителю, так и от него. Отсутствие запорной арматуры на сети абонента недопустимо, так как при аварии на участке придется отключать не только одно здание, а весь соседствующий район.

Для воздушной прокладки трубопровода необходимо предусмотреть мероприятия, исключающие любую возможность несанкционированного доступа к управляющим частям кранов. При случайном или намеренном закрытии либо ограничении пропускной способности обратного трубопровода создастся недопустимое давление, результатом которого станет не только порыв труб тепловой сети, но и отопительных элементов здания. Наиболее зависимы от давления батареи. Причем новые дизайнерские решения радиаторов разрываются гораздо раньше своих советских чугунных собратьев. Последствия лопнувшей батареи представить себе не сложно - залитые кипятком помещения требуют довольно приличных сумм на ремонт. Для исключения возможности управления арматурой посторонними людьми можно предусмотреть ящики с замками, закрывающими органы управления на ключ, либо съемные штурвалы.

При подземной прокладке трубопроводов к арматуре наоборот необходимо предусмотреть доступ обслуживающего персонала. Для этого сооружаются тепловые камеры. Спускаясь в них, рабочие могут производить необходимые манипуляции.

При бесканальной прокладке предварительно изолированных труб арматура выглядит отлично от своего стандартного вида. Вместо управляющего штурвала шаровой кран имеет длинный шток, на конце которого расположен управляющий элемент. Закрытие/открытие происходит при помощи Т-образного ключа. Он поставляется заводом изготовителем в комплекте с основным заказом на трубы и арматуру. Для организации доступа этот шток помещают в бетонный колодец и закрывают люком.

Запорная арматура с редуктором

На трубопроводах малого диаметра можно сэкономить на железобетонных кольцах и люках. Вместо ЖБИ штоки можно разместить в металлических коверах. Выглядят они как труба с приделанной сверху крышкой, установленная на небольшую бетонную подушку и зарытая в землю. Довольно часто проектировщики на небольших диаметрах труб предлагают размещать оба штока арматуры (подающего и обратного трубопроводов) в одном железобетонном колодце диаметром от 1 до 1,5 метров. Это решение хорошо смотрится на бумаге, на практике же такое расположение зачастую приводит к невозможности управления арматурой. Происходит это из-за того, что оба штока не всегда располагаются прямо под люком, следовательно, установить ключ вертикально на управляющий элемент не представляется возможным. Арматура для трубопроводов среднего и выше диаметра оснащается редуктором или электроприводом, ее разместить в ковере не получится, в первом случае это будет железобетонный колодец, а во втором - электрифицированная тепловая камера.

Установленный ковер

Следующий элемент тепловой сети - компенсатор. В самом простом случае это укладка труб в виде буквы П или Z и любой поворот трассы. В более сложных вариантах применяются линзовые, сальниковые и прочие компенсирующие устройства. Необходимость применения этих элементов вызвана подверженностью металлов значительному температурному расширению. Простыми словами, труба под действием высоких температур увеличивает свою длину и для того, чтобы она не лопнула в результате чрезмерной нагрузки, через определенные промежутки предусматривают специальные устройства или углы поворота трассы - они снимают вызванное расширением металла напряжение.

П-образный компенсатор

Для строительства абонентских сетей рекомендуется использование в качестве компенсаторов только простых углов поворота трассы. Более сложные устройства, во-первых, стоят немало, а во-вторых, требуют ежегодного обслуживания.

Для бесканальной прокладки трубопроводов помимо самого угла поворота предусматривают и небольшое пространство для его работы. Это достигается путем укладки компенсационных матов в месте изгиба сети. Отсутствие мягкого участка приведет к тому, что в момент расширения труба будет защемлена в грунте и попросту лопнет.

П-образный компенсатор с уложенными матами

Немаловажной частью конструктора тепловой коммуникации является и дренаж. Это устройство представляет собой ответвление от основного трубопровода с арматурой, опускающееся в бетонный колодец. При необходимости опустошения теплосети краны открывают и теплоноситель сбрасывают. Устанавливается этот элемент теплотрассы во всех нижних точках трубопровода.

Дренажный колодец

Сброшенную воду откачивают из колодца специальной техникой. Если есть возможность и получено соответствующее разрешение, то можно соединить сбросной колодец с сетями бытовой или ливневой канализации. В этом случае специальная техника для эксплуатации не потребуется.

На небольших участках сетей, протяженностью до нескольких десятков метров, дренаж допускается не устанавливать. При ремонте лишний теплоноситель можно будет сбросить дедовским методом - разрезать трубу. Однако при таком опорожнении вода должна значительно снизить свою температуру из-за опасности ожогов персонала и сроки завершения ремонта немного откладываются.

Еще один элемент конструкции, без которого невозможно нормальное функционирование трубопровода - это воздушник. Он представляет собой ответвление тепловой сети, направленное строго вверх, на конце которого располагается шаровой кран. Это устройство служит для освобождения трубопровода от воздуха. Без удаления газовых пробок невозможно нормальное заполнение труб теплоносителем. Устанавливается этот элемент во всех верхних точках тепловой сети. Отказаться от его использования нельзя ни в коем случае - другого метода удаления воздуха из труб еще не придумали.

Тройники с шаровым краном воздушника

При устройстве воздушника следует помимо функциональных идей руководствоваться еще и принципами безопасности персонала. При спуске воздуха имеется риск ожогов. Отводящая воздух трубка обязательно должна быть направлена в сторону или вниз.

Проектирование

Работа проектировщика при создании тепловой сети не основывается на шаблонах. Каждый раз проводятся новые расчеты, подбирается оборудование. Повторное использование проекта невозможно. По этим причинам стоимость такой работы всегда довольно высокая. Однако цена не должна стать основным критерием при выборе проектировщика. Не всегда самое дорогое - самое лучшее, равно как и наоборот. В некоторых случаях излишняя стоимость вызвана не трудоемкостью процесса, а желанием набить себе цену. Опыт в разработке таких проектов также немалый плюс при подборе организации. Правда бывают случаи, когда компания наработала статус и полностью сменила специалистов: отказалась от опытных и дорогих в пользу молодых да амбициозных. Хорошо бы этот момент уточнить еще до заключения договора.

Правила выбора проектировщика

Стоимость. Она должна находиться в среднем диапазоне. Крайности не уместны.

Опыт. Для определения опыта проще всего попросить телефоны заказчиков, для которых организация уже выполняла аналогичные проекты и не полениться позвонить по нескольким номерам. Если все было «на уровне», то вы получите необходимые рекомендации, если «не очень» или «более или менее» - можно смело продолжать поиск дальше.

Наличие в штате опытных сотрудников.

Специализация. Следует избегать организаций, которые не смотря на небольшой штат сотрудников готовы сделать и дом с трубой и дорожку к нему. Нехватка специалистов приводит к тому, что один и тот же человек может разрабатывать сразу несколько разделов, если не все. Качество таких работ оставляет желать лучшего. Оптимальным вариантом станет узконаправленная организация с уклоном в коммуникации или энергетическое строительство. Крупные институты гражданского строительства также не самый плохой вариант.

Стабильность. Необходимо избегать фирм-однодневок, как бы ни заманчиво было их предложение. Хорошо если есть возможность обратиться в институты, которые созданы на базе старых советских НИИ. Обычно они поддерживают марку, да и сотрудники в этих местах зачастую работают всю жизнь и уже «собаку съели» на таких проектах.

Процесс проектирования начинается задолго до того, как проектировщик берет в руки карандаш (в современном варианте до того как он сел перед компьютером). Эта работа состоит из нескольких последовательных процессов.

Этапы проектирования

Сбор исходных данных.

Эта часть работы может быть поручена как проектировщику, так и выполняться самостоятельно заказчиком. Стоит она не дорого, однако требует некоторого времени на посещение энного количества организаций, написания писем, заявлений и получения на них ответов. Не следует заниматься самостоятельно сбором исходных данных для проектирования только в том случае, если вы не сможете объяснить, что конкретно хотите сделать.

Инженерные изыскания.

Этап довольно сложный и не может быть выполнен самостоятельно. Некоторые проектные организации выполняют эту работу сами, некоторые отдают субподрядным организациям. Если проектировщик работает по второму варианту, есть смысл подобрать субподрядчика самостоятельно. Так стоимость может быть несколько снижена.

Сам процесс проектирования.

Выполняется проектировщиком, на любом этапе контролируется заказчиком.

Согласование проекта.

Разработанную документацию должен обязательно проверить заказчик. После этого проектировщик согласовывает ее со сторонними организациями. Иногда для ускорения процесса достаточно поучаствовать в этом процессе. Если заказчик ездит совместно с разработчиком по согласованиям, во-первых нет возможности затянуть проект, а во-вторых есть шанс увидеть все недочеты своими глазами. Если же будут какие-либо спорные вопросы, появится возможность проконтролировать их еще и на стадии строительства.

Множество организаций, производящих разработку проектной документации, предлагают альтернативные варианты ее вида. Набирает популярность 3D-проектирование, цветное оформление чертежей. Все эти украшающие элементы носят чисто коммерческий характер: добавляют стоимость проектирования и нисколько не поднимают качество самого проекта. Строители выполнят работу одинаково при любом виде проектно-сметной документации.

Составление договора на проектирование

Помимо уже сказанного, необходимо добавить несколько слов о самом договоре на проектирование. От прописанных в нем пунктов зависит очень многое. Не всегда следует слепо соглашаться на предложенную проектировщиком форму. Довольно часто там учтены только интересы разработчика проекта.

Договор на проектирование обязательно должен содержать:

· полные наименования сторон

· стоимость

· срок выполнения

· предмет договора

Эти пункты должны быть прописаны четко. Если дата, то это как минимум месяц и год, а не через определенное количество дней или месяцев с начала проектирования или с начала действия договора. Указание такой формулировки поставит Вас в неловкое положение, если вдруг придется доказывать что-то в суде. Так же следует уделить особое внимание названию предмета договора. Оно должно звучать не как проект и точка, а как «выполнение проектных работ по теплоснабжению такого-то здания» или «проектирование тепловой сети от определенного места и до определенного места».

Полезно прописать в договоре и некоторые моменты штрафов. Например, задержка срока проектирования влечет за собой уплату проектировщиком 0,5% от суммы договора в пользу заказчика. Полезно прописывать в договоре и количество экземпляров проекта. Оптимальное количество - 5 штук. 1 для себя, еще 1 для технадзора и 3 для строителей.

Полная оплата работ должна производиться только после 100% готовности и подписания акта сдачи-приемки (акта выполненных работ). При оформлении этого документа обязательно проверить название проекта, оно должно быть идентично указанному в договоре. При несовпадении записей даже на одну запятую или букву вы рискуете не доказать оплату именно по этому договору в случае возникновения спорной ситуации.

Следующая часть статьи посвящена вопросам стройки. Она прольет свет на такие моменты как: особенности подбора подрядчика и заключение договора на выполнение строительных работ, приведет пример правильной последовательности монтажа и подскажет как поступить, когда трубопровод будет уже проложен, чтобы избежать негативных последствий при эксплуатации.

Ольга Устимкина, рмнт.ру

http :// www . rmnt . ru / - сайт RMNT . ru

Особенности проектирования тепловой сети

1. Основные условия при проектировании тепловой сети:

В зависимости от геологических, климатологических особенностей местности, выбираем тип прокладки сетей.

• 2. Источник теплоты располагаем в зависимости от преобладающего направление ветра.
• 3. Трубопроводы прокладываем по широкой дороге, чтобы можно было механизировать строительные работы.
• 4. При прокладке тепловых сетей, нужно выбирать наиболее коротких путь в целях экономии материала.
• 5. В зависимости от рельефа и застройки местности, стараемся провести самокомпенсацию тепловых сетей.

Рис. 6.

Гидравлический расчет тепловой сети

Методика гидравлического расчета тепловой сети.

Тепловая сеть - тупиковая.

Гидравлический расчет производится на основе нанограмм для гидравлического расчета трубопровода.

Рассматриваем основную магистраль.

Диаметры труб подбираем по среднему гидравлическому уклону, принимая удельные потери давления до?Р=80 Па/м.

2) Для дополнительных участков G не больше 300 Па/м.

Шероховатость трубы K= 0.0005 м.

Записываем диаметры труб.

После диаметра участков тепловой сети считаем для каждого участка сумму коэф. местных сопротивлений (?о), используя схему т.с., данные по расположению задвижек, компенсаторов и др. сопротивлений.

После чего для каждого участка рассчитываем эквивалентную местному сопротивлению длину(Lэк).

Исходя из потерь напора подающих и обратных линиях и необходимого располагаемого напора «в конце» магистрали, определяем необходимый располагаемый напор на выходных коллекторах источника тепла.

Таблица 7.1 - Определение Lэкв. при?ж=1 по dу.

Таблица 7.2 - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений.

Через каждые 100м. устанавливали компенсатор тепловых удлинений.

Для диаметра трубопроводов до 200 мм. принимаем П-образные компенсаторы, свыше 200 - сальниковые, сильфонные.

Потери давление ДPз находятся по нанограмме, Па/м.

Потери давление определяются по формуле:

ДP = ДPз* ?L * 10-3 , кПа.

V(м3) участка определяется по формуле:

Расчет расхода воды трубопровода, m(кг/сек).

mот+вен = = = 35.4 кг/сек.

mг.в. = = = 6,3 кг/сек.

mитого = mот+вен+ mг.в. = 41,7 кг/сек

Расчет расхода воды по участкам.

Qкв = z * Fкв

z = Qитого / ?Fкв= 13320/19 = 701

Qкв1 = 701 * 3,28 = 2299,3 кВт

Qкв2 = 701*2,46 = 1724,5 кВт

Qкв3 = 701*1,84 = 1289,84 кВт

Qкв4 = 701 *1,64 = 1149,64 кВт

Qкв5 = 701*1,23 = 862,23 кВт

Qкв6 = 701*0,9= 630,9 кВт

Qкв7 = 701 *1,64 = 1149,64 кВт

Qкв8 = 701*1,23 = 862,23 кВт

Qкв9 = 701*0,9 = 630,9 кВт

Qкв10 = 701*0,95 = 665,95 кВт

Qкв11 = 701 *0,35 = 245,35 кВт

Qкв12 = 701*0,82 = 574,82 кВт

Qкв13 = 701*0,83 = 581,83кВт

Qкв14 = 701*0,93 = 651,93кВт

Таблица 7.3 - Расход воды для каждого квартала.

Расход воды по каждому участку равен (кг/сек):

mг4-г5 = m10+ 0,5 * m7 = 1.98+0.5*3.42 = 3.69

mг3-г4 = m11 + mг4-г5 = 3,69+0,73=4,42

mг2-г3 = m12+mг3-г4=4,42+1,71=6,13

mг1-г2 = 0,5*m7 + 0,5*m8+mг2-г3=0,5*3,42+0,5*2,57+6,13=9,12

m2-г1 = m4+0,5*m5+mг1-г2=9,12+3,42+0,5*2,57=13,8

m2-в1=m1+0,5*m2=9,42

m1-2=m2-г1+m2-в1=13,8+9,42=23,22

mа2-а3= m13+m14=3,67

mа1-а2=0,5*m8+m9+mа2-а3=0,5*2,57+1,88+3,67=6,83

m1-а1=0,5*m5+m6+mа1-а2=9,99

m1-б1=0,5*m2+m3=6,41

mи-1=m1-б1+m1-а1+m1-2=6,41+9,99+23,22=39,6

Записываем полученные данные в таблицу 8.

Таблица 8 - Гидравлический расчет тепловой сети района.7.1 Подбор сетевых и подпиточных насосов.

Таблица 9 - Для построения пьезометрического графика.

Hмест=0.75мHзд=30 м

Hзалив = 4мHподпитка= ?H= (Hмест +Hзд +Hзалив)= 34,75 м

V= 16,14 м3/ч- для выбора подпиточного насоса

hподача= 3,78 мhТГУ= 15 м

hобратка= 3,78 мhраснап=4 м

hсет=26,56 м; m=142,56 м3/ч -для выбора сетевого насос

Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 13,32 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 39,6 кг/сек = 142,56 м3/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Требуемый напор сетевого насоса H = 26,56 м

По методическому пособию принимаем к установке один сетевой насос КС 125-55 обеспечивающие требуемые параметры.

Требуемый напор подпиточного насоса Hпн = 16,14 м3/ч. Требуемый напор подпиточного насоса H = 34,75 м

Подпиточный насос: 2к-20/20.

По методическому пособию принимаем к установке два последовательно соединенных подпиточных насосов 2К 20-20 обеспечивающие требуемые параметры.

Рис. 8.

Таблица 10 - Технические характеристики насосов.

Энергия – это основной продукт, который научился создавать человек. Он необходим как для бытовой жизнедеятельности, так и для промышленных предприятий. В этой статье мы расскажем о нормах и правилах проектирования и строительства наружных тепловых сетей.

Что такое теплосеть

Это совокупность трубопроводов и устройств, которые занимаются воспроизведением, транспортировкой, хранением, регулированием и обеспечением всех пунктов питания теплом посредством горячей воды или пара. От источника энергии она попадает в линии передачи, а затем распределяется по помещениям.

Что входит в конструкцию:

• трубы, которые проходят предварительную обработку от коррозии, а также подвергаются утеплению – обшивка может быть не на всем протяжении пути, а только на том участке, который располагается на улице;
• компенсаторы – устройства, которые отвечают за перемещение, температурные деформации, вибрации и смещения вещества внутри трубопровода;
• крепежная система – в зависимости от типа монтажа бывает разных вариантов, но в любом случае необходимы опорные механизмы;
• траншеи для укладки – обустраиваются бетонные желоба и тоннели, если прокладка происходит наземная;
• запорная или регулирующая арматура – временно прекращает напор или способствует его уменьшению, перекрытию потока.

Также проект теплоснабжения здания может содержать дополнительное оборудование внутри инженерной системы отопления и подачи горячей воды. Так проектирование делится на две части – наружная и внутренняя теплосеть. Первая может идти от центральных магистральных трубопроводов, а может – от теплового узла, котельной. Внутри помещения также есть системы, которые регулируют количества тепла в отдельных комнатах, цехах – если вопрос касается промышленных предприятий.

Классификация теплосетей по основным признакам и основные методы проектирования

Есть несколько критериев, по которым может различаться система. Это и способ их размещения, и назначение, и район теплоснабжения, их мощность, а также множество дополнительных функций. Проектировщик в момент проектирования системы теплоснабжения обязательно узнает у заказчика какой объем энергии ежесуточно должна транспортировать линия, сколько выходных отверстий иметь, какие условия эксплуатации будут – климатические, метеорологические, а также как не испортить городскую застройку.

Согласно этим данным можно выбрать один из типов прокладки. Рассмотрим классификации.

По типу укладки

Различают:

• Воздушные, они же надземные.

Применяется такое решение не слишком часто из-за трудностей монтажа, сервисного обслуживания, ремонта, а также из-за неприглядного вида таких мостов. К сожалению, проект обычно не включает декоративные элементы. Это обусловлено тем, что коробы и другие конструкции для маскировки часто препятствуют доступу к трубам, а также мешают своевременно увидеть проблему, например, протеку или трещину.

Решение проектирования воздушных теплосетей принимают после инженерных изысканий на предмет обследования районов с сейсмической активностью, а также высоким уровнем залегания грунтовых вод. В таких случаях нет возможности копать траншеи и проводить наземную укладку, так как это может быть непродуктивно – природные условия могут повредить обшивку, влажность повлияет на ускоренную коррозию, а подвижность грунтов приведет к изломам трубы.

Еще одна рекомендация для проведения надземных конструкций – это плотная жилая застройка, когда просто нет возможности копать ямы, или в случае, когда на этом месте уже существует одна или несколько линий действующих коммуникаций. При проведении земельных работ в этом случае велик риск повредить инженерные системы города.

Монтируются воздушные теплосети на металлические опоры и столбы, где крепятся на обручи.

• Подземные.

Они, соответственно, прокладываются под землей или на ней. Существует два варианта проекта системы теплоснабжения – когда укладка осуществляется канальным способом и бесканальным.

В первом случае прокладывается бетонный канал или тоннель. Бетон армируется, могут использоваться заранее заготовленные кольца. Это защищает трубы, обмотку, а также облегчает процесс проверки и обслуживания, так как вся система находится в чистоте и сухости. Защита происходит одновременно от влаги, грунтовых вод и подтоплений, а также от коррозии. В том числе такие меры предосторожности помогают предотвратить механическое влияние на линию. Каналы могут быть монолитной заливки бетоном или сборные, их второе название – лотковые.

Бесканальный способ менее предпочтителен, но он занимает гораздо меньше времени, трудозатрат и материальных средств. Это экономически эффективный способ, но сами трубы используются не обычные, а специальные – в защитной оболочке или без нее, но тогда материал должен быть из поливинилхлорида или с его добавлением. Затрудняется процесс ремонта и монтажа, если предполагается реконструкция сети, расширение теплосети, так как нужно будет вновь совершать земельные работы.

По типу теплоносителя

Транспортироваться могут два элемента:

• Горячая вода.

Она передает тепловую энергию и может попутно служить в целях водоснабжения. Особенность в том, что такие трубопроводы не укладываются в одиночку, даже магистральные. Их необходимо проводить в количестве, кратном двум. Обычно это двухтрубные и четырехтрубные системы. Это требование обусловлено тем, что нужна не только подача жидкости, но и ее отвод. Обычно холодный поток (обратка) возвращается на тепловой пункт. В котельной происходит вторичная обработка – фильтрация, а затем нагрев воды.

Это более трудные в проектировании теплосети – пример их типового проекта содержит условия защиты труб от сверхгорячих температур. Дело в том, что паровой носитель гораздо горячее, чем жидкость. Это дает увеличенный КПД, но способствует деформации трубопровода, его стенок. Это можно предотвратить, если использовать качественные стройматериалы, а также регулярно следить за возможными изменениями в давлении напора.

Также опасно еще одно явление – образование конденсата на стенках. Необходимо сделать обмотку, которая будет отводить влагу.

Опасность также подстерегает в связи с возможными травмами при обслуживании и прорыве. Ожог паром очень сильный, а так как вещество передается под давлением, то может привести к значительным повреждениям кожных покровов.

По схемам проектирования

Также эту классификацию можно назвать – по значению. Различают следующие объекты:

• Магистральные.

Они имеют одну только функцию – транспортировка на длительные расстояния. Обычно это передача энергии от источника, котельной, до распределительных узлов. Здесь могут находиться теплопункты, которые занимаются разветвлением трасс. Магистрали имеют мощные показатели – температура содержимого до 150 градусов, диаметр труб – до 102 см.

• Распределительные.

Это менее значительные линии, цель которых – доставить горячую воду или пар к жилым зданиям и промышленным предприятиям. По сечению они могут быть различные, его выбирают в зависимости от проходимости энергии в сутки. Для многоквартирных домов и заводов используют обычно максимальные значения – они не превышают 52,5 см в диаметре. В то время как для частных владений жители обычно подводят небольшой трубопровод, который может утолить их нужды в тепле. Температурный режим обычно не превышает 110 градусов.

• Квартальные.

Это подтип распределительных. Они обладают теми же техническими характеристиками, но служат цели распределения вещества по зданиям одной жилой застройки, квартала.

• Ответвления.

Они предназначены для соединения магистрали и теплопункта.

По источнику тепла

Различают:

• Централизованные.

Исходная точка теплоотдачи – это крупная станция обогрева, которая питает весь город или большую его часть. Это могут быть ТЭЦ, большие котельные, атомные станции.

• Децентрализованные.

Они занимаются транспортированием от небольших источников – автономных теплопунктов, которые могут снабжать только маленькую жилую застройку, один многоквартирный дом, конкретное промышленное производство. Автономные источники питания, как правило, не нуждаются в участках магистралей, так как они находятся рядом с объектом, сооружением.

Этапы составления проекта теплосети

• Сбор исходных данных.

Заказчик предоставляет техническое задание проектировщику и самостоятельно или посредством сторонних организаций составляет список сведений, которые понадобятся в работе. Это количество теплоэнергии, которая требуется в год и ежесуточно, обозначение точек питания, а также условия эксплуатации. Здесь же могут находиться предпочтения по максимальной стоимости всех работ и используемые материалы. Первым делом в заказе должно быть указано, для чего необходима теплосеть – жилые помещения, производство.

• Инженерные изыскания.

Работы проводятся как на местности, так и в лабораториях. Затем инженер заполняет отчеты. В систему проверок включена почва, свойства грунта, уровень грунтовых вод, а также климатические и метеорологические условия, сейсмическая характеристика района. Для работы и оформления отчетности понадобится связка + + . Эти программы обеспечат автоматизацию всего процесса, а также соблюдение всех норм и стандартов.

• Проектирование инженерной системы.

На этой стадии составляются чертежи, схемы отдельных узлов, выполняются расчеты. Настоящий проектировщик всегда использует качественный софт, например, . Программное обеспечение предназначено для работы с инженерными сетями. С его помощью удобно проводить трассировку, создавать колодцы, указывать пересечения линий, а также отмечать сечение трубопровода и делать дополнительные отметки.

Нормативные документы, которыми руководствуется проектировщик – СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и приборов».

На этом же этапе оформляется строительная и проектная документация. Чтобы соблюсти все правила ГОСТ, СП и СНиП, необходимо пользоваться программой или . Они автоматизируют процесс заполнения бумаг по стандартам законодательства.

• Согласование проекта.

Сначала макет предлагают заказчику. В этот момент удобно использовать функцию 3D-визуализации. Объемная модель трубопровода нагляднее, в ней видны все узлы, которые не заметны на чертеже человеку, которые не знаком с правилами черчения. А для профессионалов трехмерный макет необходим, чтобы внести коррективы, предусмотреть нежелательные пересечения. Такой функцией обладает программа . В ней удобно составлять всю рабочую и проектную документацию, чертить и производить базовые расчеты, используя встроенный калькулятор.

Затем согласование должно пройти в ряде инстанций городской управы, а также пройти экспертную оценку независимым представителем. Удобно использовать функцию электронного документооборота. Особенно это актуально, когда заказчик и исполнитель находятся в разных городах. Вся продукция компании «ЗВСОФТ» взаимодействует с распространенными инженерными, текстовыми и графическими форматами, поэтому команда проектировщиков может использовать данное программное обеспечение для обработки данных, полученных из разных источников.

Состав типового проекта тепловой сети и пример теплотрасс

Основные элементы трубопровода в основном выпускаются изготовителями в готовом виде, поэтому остается только правильно расположить и смонтировать их.

Рассмотрим содержание деталей на примере классической системы:

• Трубы. Их диаметр мы рассмотрели выше в связи с типологией конструкций. А длина имеет стандартные параметры – 6 и 12 метров. Можно заказать индивидуальную нарезку на заводе, но стоить это будет значительно дороже.
  Важно использовать новые изделия. Лучше применять те, которые выпускаются сразу с изоляцией.
• Элементы соединения. Это колена под углом в 90, 75, 60, 45 градусов. В эту же группу входят: отводы, тройники, переходы и крышки на конец трубы.
• Запорная арматура. Ее предназначение – перекрытие воды. Замки могут находиться в специальных коробах.
• Компенсатор. Он требуется на всех участках поворота трассы. Они снимают связанные с давлением процессы расширения и деформации трубопровода.

Делайте проект теплосети качественно вместе с программными продуктами от «ЗВСОФТ».