Инфраструктура города

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.  3

 

 

I. Раздел. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА.  4

 

 

II. Раздел. РАСЧЁТ РАСХОДОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА БЫТОВЫЕ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ НУЖДЫ  ГОРОДСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.   5

 

 

III. Раздел. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

НА БЫТОВЫЕ НУЖДЫ ГОРОДА.   10

 

 

IV. Раздел. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМЫ

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ГОРОДСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.   13

 

 

V. Раздел. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ  ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА.   18

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.   26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Во введении излагаются основные направления  развития систем теплоснабжения городов  и внедрения достижений научно-технического прогресса в энергетике, указываются  преимущества централизованного теплоснабжения от крупных источников - теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и районных тепловых станций (РТС), отмечается влияние системы теплоснабжения городских потребителей на окружающую среду, формулируются цель и задачи курсового проекта.

 

 

Город — сложная, динамичная, социально-экономическая система, играющая ведущую роль в формировании и развитии экономики.

Город — организующий и управляющий центр расселения.

 

В последние десятилетия  жилищное строительство в основном осуществляется крупными массивами и планировка селитебных территорий городов осуществляется по принципу формирования в них жилых районов и микрорайонов. Важнейшие из этих задач - дальнейшее улучшение условий жизни населения, максимальная экономия средств, вкладываемых в строительство городов и эксплуатацию городского хозяйства и улучшение архитектурно-художественного облика новой жилой застройки. При этом больше внимания должно быть уделено не только текущему строительству, перспективному развитию городов, но и развитию районов и микрорайонов.

 

 

Целью данного  курсового проекта является закрепление полученных теоретических знаний в области организации инфраструктуры города и приобретение практических навыков по основным вопросам организации и планирования отдельных элементов города, в данном случае микрорайонов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Раздел. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА.

 

В разделе I дается краткая характеристика города и потребителей тепловой энергии, приводятся основные показатели и справочные материалы к курсовому проекту, необходимые для расчета максимально-часовых, среднемесячных и годовых расходов тепловой энергии для бытовых и технологических нужд городских потребителей. К числу таких показателей относятся проектная, численность населения города и средняя жилищная обеспеченность, отопительные характеристики жилых а общественных зданий, охват городского жилого фонда централизованным отоплением и горячим водоснабжением и т.д.

Перечень исходных данных к курсовому  проекту приведен в табл. 1.

 

Таблица 1. Исходные данные к проекту.
№ п/п	Показатели	Обозначение	Единицы измерения	Количество  единиц измерения
1	Район расположения города	—		Новосибирская
2	Проектная численность  населения города	N		80
3	Средняя жилищная обеспеченность населения	f		11
4	Объемный коэффициент  для жилых зданий	k		5,7
5	Отопительная  характеристика: а) жилых зданий б) общественных зданий	qж qо		2,2 1,7
6	Коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных источников: а) для отопления б) для горячего водоснабжения	mо mг	— —	0,8 0,5
7	Среднесуточный  расход горячей воды на одного жителя	a		100
8	Тепловые нагрузки промышленных предприятий:   а) максимальная для технологии производства   б) расчётная  для отопления   в) расчётная  для вентиляции   г) среднечасовая  для горячего водоснабжения	Qpт   Qpо.п   Qpв.п   Qсрг.п		430   15   30   40
9	Число часов  работы в году с максимальной нагрузкой: а) технологии производства б) теплоэлектроцетрали (ТЭЦ)	hтmax hТЭЦmax		5600 5900
10	Цена топлива: а) твёрдого   б) газообразного			84   132

 

В этом разделе курсового  проекта необходимо указать основные климатические характеристики района расположения города: продолжительность  отопительного сезона, расчетные  температуры наружного воздуха  для систем отопления и вентиляции, среднемесячные температуры наружного воздуха за отопительный сезон и продолжительность стояния температур наружного воздуха в течение отопительного периода (табл. 2÷4). Кроме того, приводится краткая характеристика топливно-энергетической базы района расположения города.

 

Таблица 2. Климатические характеристики района расположения города.
№ п/п	Район расположения города (область, край)	Температура наружного воздуха, °С			Продолжительность отопительного периода n, сутки
		расчетная для отопления, tрн.о.	расчетная для вентиляции, tрн.в.	средняя за отопительный период, tрн.ср.
1	Новосибирская	- 39	- 24	- 9,1	227

 

Таблица 3. Среднемесячные температуры наружного  воздуха в течение отопительного периода.
№ п/п	Район расположения города (область, край)	Средняя температура, °С
		январь	февраль	март	апрель	Октябрь	ноябрь	декабрь
1	Новосибирская	- 19,0	- 17,2	-10,7	-0,1	1,5	-9,7	- 16,9

 

Таблица 4. Число суток с разной температурой наружного воздуха за отопительный сезон (для ориентировочных расчетов).
Район расположения города (область, край)	Число суток за отопительный период со средней  температурой наружного воздуха, °С
	- 40 и  ниже	- 35 до - 40	- 30 до - 35	- 25 до -30	- 20 до - 25	- 15 до - 20	- 10 до - 15	- 5 до - 10	0 до - 5	+ 8 до 0
Новосибирская	0,6	3,1	4,8	11,8	17,6	26,0	36,1	36,2	40,8	50,0

 

 

II. Раздел. РАСЧЁТ РАСХОДОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА БЫТОВЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ НУЖДЫ ГОРОДСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

 

В разделе II курсового проекта необходимо определить:

• максимально-часовые (расчетные) расходы теплоты для отопления и вентиляции жилых, общественных и промышленных зданий;
• среднечасовые расходы тепловой энергии для горячего водоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности города в зимний и летний периоды;
• среднемесячные расходы тепловой энергии на бытовые нужды городских потребителей;
• годовые расходы тепловой энергии на бытовые и технологические нужды города.

Рассчитанные часовые расходы  теплоты (тепловые нагрузки) являются основой для проектирования схемы  централизованного теплоснабжения города.

При выполнении расчетов следует пользоваться данными методическими указаниями, приведенными в них справочными материалами я рекомендованными учебными пособиями. В расчетах расходов тепловой энергии в целом по городу целесообразно применять крупные единицы измерения — гигаджоули (ГДж) и гигакалории (Гкал). Для перевода расходов тепловой энергии из одной системы единиц измерения в другую можно пользоваться соотношением 1 Гкал = 4,19 ГДж.

Расчет часовых расходов тепловой энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) целесообразно начинать с определения количества жителей города N_o и N_г, пользующихся теплоснабжением от централизованных источников - ТЭЦ и районных котельных установок. Это количество жителей определяется на основе исходных данных о проектной численности населения города с учетом коэффициентов охвата жилого фонда централизованным отоплением, m_o, и горячим водоснабжением, m_г.

Максимально-часовой (расчетный) расход теплоты на отопление жилых  и общественных зданий Q^р_о следует определять по удельным теплопотерям на 1 м³ наружного объема этих зданий по формуле:

 

Q^р_о = (U_ж · q_ж + U_о · q_о)·(t^р_в – t^р_н.о.)·10^-6     [ГДж/ч]

где U_ж — кубатура жилых зданий, отапливаемых от централизованных источников

теплоснабжения,  м³. Рассчитывается на основе исходных данных к проекту;

U_о — кубатура общественных зданий, м³.

q_ж, q_о — отопительная характеристика (удельные теплопотери) соответственно жилых и

общественных зданий, кДж/м³·ч·°С;

t^р_в — расчетная температура воздуха внутри помещения. Принимается 18°С;

t^р_н.о — расчетная температура наружного воздуха для систем отопления, °С.

Определяется по климатическим  характеристикам района расположения города

(табл. 2).

 

В свою очередь U_о, U_ж рассчитываются по следующей формуле:

 

U_о = (0,2÷0,25) · U_ж     [м³]

где U_ж  — кубатура жилых зданий, отапливаемых от централизованных источников

теплоснабжения,  м³.

 

U_ж = N · f · k · m_о     [м³]

где N — проектная численность населения, тыс. чел.;

f  — средняя жилищная обеспеченность населения, м² жил.пл./чел.;

k — объемный коэффициент для жилых зданий, м³/м² жил.пл.;

m_о — коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных

источников (для отопления).

 

Расчёты:

U_ж = N · f · k · m_о     [м³]

U_ж = 80 · 10³ · 11 · 5,7 · 0,8 = 4 012 800 [м³]

 

U_о = (0,2÷0,25) · U_ж     [м³]

U_о = 0,2 · 4012800 = 802 560 [м³]

 

Q^р_о = (U_ж · q_ж + U_о · q_о)·(t^р_в – t^р_н.о.)·10^-6     [ГДж/ч]

Q^р_о = (4012800 · 2,2 + 802560 · 1,7)·(18 + 39)·10^-6 = 580,97  [ГДж/ч]

 

Расход тепловой энергии  на вентиляцию помещений рассчитывается только для общественных зданий, оборудованных механическими системами вентиляции. В жилых зданиях расход теплоты для проветривания помещений учитывается в отопительной характеристике q_ж.

Расчет максимально-часового расхода тепловой энергии для  вентиляции общественных зданий Q^р_в осуществляется по формуле:

 

Q^р_в = U_в · m · c_в ·(t^р_в – t^р_н.в.)·10^-6     [ГДж/ч]

где U_в — объем вентилируемых зданий, м³;

m  — кратность обмена воздуха в помещения, 1/ч. Принимается 0,8÷1 раз в час;

с_в — удельная теплоемкость воздуха, кДж/м³·°С. Принимается в среднем 1,З кДж/м³·°С;

t^р_н.в. — расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции, °С. Принимается

по климатическим характеристикам  района расположения города (табл. 2).

 

В свою очередь U_в рассчитывается по следующей формуле:

 

U_в = (0,7÷1) · U_о     [м³]

где U_о  — кубатура общественных зданий, м³;

 

Расчёты:

U_в = (0,7÷1) · U_о     [м³]

U_в = 0,8 · 802560 = 642048  [м³]

 

Q^р_в = U_в · m · c_в ·(t^р_в – t^р_н.в.)·10^-6     [ГДж/ч]

Q^р_в = 642048 · 0,8 · 1,3 ·(18 + 24)·10^-6 = 28,04 [ГДж/ч]

 

При расчете тепловых нагрузок, составляющих основу для проектирования схемы теплоснабжения города, учитывается среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение потребителей. Этот расход теплоты в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) принимается постоянным в течение зимнего (отопительного) периода и определяется по формуле:

 

Q^ср_г.з. = (а · N_г · c ·(t_г – t_х.з.))/24 · 10^-6     [ГДж/ч]

где а — среднесуточный удельный расход горячей воды, л/чел. Принимается по заданию;

N_г — количество жителей, пользующихся горячим водоснабжением от централизованных

источников, чел. Рассчитывается на основе исходных данных к проекту;

с — удельная теплоемкость воды, кДж/кг·°С. Принимается равной 4,19 кДж/кг·°С;

t_г — температура горячей воды, °С. Принимается равной 65°С;

t_х.з. — температура холодной водопроводной воды в зимний период, °С.

Принимается равной 5°С;

24 — продолжительность работы систем горячего водоснабжения в течение суток, ч.

 

N_г = N · m_г     [тыс.чел.]

где N — проектная численность населения, тыс. чел.;

 m_г — коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных

источников (для горячего водоснабжения).

 

Среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение  в летний период О^ср_г.л. меньше зимнего на 30÷35%. Это вызвано уменьшением численности населения города в летний период снижением расхода горячей воды и повышением температуры холодной водопроводной воды до 15°С. Таким образом, О^ср_г.л. = 0,65÷0,7·Q^cp_г.з..

 

Q^ср_г.л. = (0,65÷0,7) · Q^ср_г.з.     [ГДж/ч]

где Q^ср_г.з. — среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в летний

период, ГДж/ч.

 

Расчёты:

N_г = N · m_г     [тыс.чел.]

N_г = 80 · 10³ · 0,5 = 40 000 [тыс.чел.]

 

Q^ср_г.з. = (а · N _г · c ·(t _г – t _х.з.))/24 · 10^-6     [ГДж/ч]

Q^ср_г.з. = (100 · 40 · 10³ · 4,19 ·(65 – 5))/24 · 10^-6 = 42  [ГДж/ч]

 

Q^ср_г.л. = (0,65÷0,7) · Q^ср_г.з.     [ГДж/ч]

Q^ср_г.л. = 0,7 · 42 = 29,4  [ГДж/ч]

 

Расчетно-часовые расходы  тепловой энергии на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение в  курсовом проекте необходимо определить по городу в целом с учетом промышленных потребителей. Данные о размерах тепловых нагрузок промышленных предприятий приводятся в задании к курсовому проекту.

• Расчетно-часовой расход тепловой энергии на отопление у промышленных потребителей.

 Q^ср_о.п = Q^р_о *0,15  [ГДж/ч]

 

• Расчетно-часовой расход тепловой энергии на вентиляцию у промышленных потребителей.

Q^ср_в.п = Q^р_в *0,3 [ГДж/ч]

• Расчетно-часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение у промышленных потребителей.

Q^ср_в.п = Q^р_в *0,4 [ГДж/ч]

 

• Бытовая нагрузка города.

Q^р_быт =( Q^ср_о.п + Q^р_о) +( Q^ср_в.п + Q^р_в) + (Q^ср_в.п + Q^р_в)

 

Расчёты:

 

Q^р_быт =580,97*1,15+28,04*1,3+42*1,4=763,37  [ГДж/ч]

 

 

Среднемесячные расходы  теплоты для бытовых нужд городских  потребителей (отопление, вентиляция и  горячее водоснабжение) Q_j, рассчитываются по формулам:

а) для летнего периода

 

Q_j = SQ^ср_г.л. · n_гj     [ГДж/мес]

 

б) для зимнего (отопительного) периода

 

Q_j = SQ^р_о ·(t^р_в – t_ср.j)/(t^р_в – t^р_н.о.)· n_oj + SQ^р_в ·(t^р_в – t_ср.j)/(t^р_в – t^р_н.в.)· n_вj + SQ^ср_г.з. · n_гj [ГДж/мес]

где SQ^ср_г.л., SQ^ср_г.з. — суммарный среднечасовой расход тепловой энергии на горячее

водоснабжение по городу в целом (с учетом промышленных

предприятий) соответственно в летний и зимний периоды, ГДж/ч;

SQ^р_о, SQ^р_в — суммарный максимально-часовой расход теплоты по городу в целом (с

учетом промышленных предприятий) соответственно на отопление  и 

вентиляцию, ГДж/ч;

t_ср.j — среднемесячная температура наружного воздуха за каждый месяц

отопительного сезона, °С. Принимается по данным таблицы 3.

n_оj, n_вj, n_гj  — продолжительность работы систем отопления, вентиляции и горячего

водоснабжения в течение  каждого j-ro месяца, ч. Принимается для систем

отопления и горячего водоснабжения круглосуточная работа, а для 

вентиляции - в среднем 12 часов в сутки.

 

 

 

Расчёты:

1. для летнего периода.

SQ^ср_г.л. = Q^ср_г.л. · 1,4     [ГДж/ч]

SQ^ср_г.п. = 29,4 · 1,4 = 41,16  [ГДж/ч]

Q_май =41,16*24*31=30 623  [ГДж/мес]

Q_июнь =41,16*24*15=14 817,6  [ГДж/мес]

Q_июль =41,16*24*31=30 623  [ГДж/мес]

Q_август =41,16*24*31=30 623  [ГДж/мес]

Q_сен =41,16*24*30=29 635,2  [ГДж/мес] 

 

2. для зимнего (отопительного) периода.

SQ^р_о = Q^р_о *1,15=668,12 [ГДж/ч]

SQ^р_в = Q^р_в *1,3=36,45 [ГДж/ч]

SQ^ср_г.з = Q^ср_г.з *1,4=58,8 [ГДж/ч]

Q_янв.   = 668,12*(18+19)/(18+39)*24*31+36,45*(18+19)/(18+24)*12*31+58,8*24*31

=381347,94  [ГДж/мес]

 

Q_фев.   = 668,12*(18+17,2)/(18+39)*24*28+36,45*(18+17,2)/(18+24)*12*28+58,8*24*28

=329608,89  [ГДж/мес]

Q_март   =305615,89 [ГДж/мес]

Q_апрель   =202159,19 [ГДж/мес]

Q_окт.   =194298,89 [ГДж/мес]

Q_нояб.   =286927,29 [ГДж/мес]

Q_дек.   =362186,81 [ГДж/мес]

 

 

Годовой расход тепловой энергии на технологические нужды промышленных предприятий в курсовом проекте рассчитывается как произведение максимальной тепловой нагрузки для технологии производства Q^р_т и продолжительности работы предприятий с этой нагрузкой в течение года h^т_мах (по заданию).

Расчёты:

Q^год_тех = Q^р_т * h^т_max  =430*5600=2 408 000 [ГДж]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Раздел. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

НА  БЫТОВЫЕ НУЖДЫ ГОРОДА.

 

В разделе Ш курсового  проекта на основе ранее выполненных  расчетов строятся 3 графика расхода тепловой энергии на бытовые нужды города:

а) часовых расходов теплоты  на отопление, вентиляцию и горячее  водоснабжение в зависимости  от температуры наружного воздуха;

б) среднемесячных расходов теплоты в течение года;

в) отпуска тепловой энергии  на бытовые нужды городских потребителей в зависимости от продолжительности стояния температур наружного воздуха в течение года.

Для построения графика  часовых расходов тепловой энергии  на отопление и вентиляцию зданий необходимо определить помимо максимальных нагрузок Q^р_о и О^р_в расходы теплоты при разных текущих температурах наружного воздуха в течение отопительного сезона. Начало отопительного сезона соответствует среднемесячной температуре наружного воздуха, t_н = 8 °C.

Часовой расход тепловой энергии для текущей температуры наружного воздуха можно определить по формулам:

 

— для отопления Q_о = SQ^р_о · (t^р_в – t_н)/(t^р_в – t^р_н.о)     [ГДж/ч]

— для вентиляции Q_в = SQ^р_в · (t^р_в – t_н)/(t^р_в – t^р_н.в)     [ГДж/ч]

где Q_о, Q_в — часовой расход теплоты соответственно на отопление и вентиляцию при текущей

температуре наружного  воздуха, ГДж/ч;

t_н — текущая температура наружного воздуха, °С.

 

Часовой расход тепловой энергии  на горячее водоснабжение в течение  всего отопительного сезона принимается  постоянным и равным Q^ср_г.з, а в летний период — Q^ср_г.л. При построении графика часовых расходов по оси абсцисс откладывается температура наружного воздуха от 8°С до расчетной температуры для систем отопления t_н.о, а по оси ординат — величина суммарных тепловых нагрузок городских потребителей для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в зависимости от изменения этих температур.

 

Расчёты:

 

SQ^ср_г.з. = 58,8 [ГДж/ч]

SQ^ср_г.п. = 41,16  [ГДж/ч]

SQ^р_о = 668,12 [ГДж/ч]

SQ^р_в = 36,45 [ГДж/ч]

 

 t_н= 8

Q_о = SQ^р_о · (t^р_в – t_н)/(t^р_в – t^р_н.о.)     [ГДж/ч]

Q_о = 668,12 * (18 - 8)/(18 + 39) = 117,21 [ГДж/ч]

Q_в = SQ^р_в · (t^р_в – t_н)/(t^р_в – t^р_н.в.)     [ГДж/ч]

Q_в = 36,45*(18 -8)/(18 + 24) = 8,68 [ГДж/ч]

Q_общ = Q_о + Q_в + Q^ср_г.з.     [ГДж/ч]

Q_общ = 58,8+117,21+8,68  = 184,69 [ГДж/ч]

 

t_н = -39 °С

Q_общ = 58,8+668,12+36,45  = 763,39  [ГДж/ч]

 

 

График №1.Часовые расходы теплоты  на отопление, вентиляцию и горячее  водоснабжение в зависимости  от температуры наружного воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

При построении графика  №2 среднемесячных расходов теплоты на бытовые нужды города по оси абсцисс откладываются месяцы года, а по оси ординат - величина рассчитанных в разделе II проекта суммарных месячных расходов тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение городских потребителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График №2.Среднемесячные расходы теплоты в течение  года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV. Раздел. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ  СХЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО  ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ  ГОРОДСКИХ  ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

 

В разделе IV курсового проекта необходимо запроектировать 2 варианта схемы централизованного теплоснабжения города, различающиеся источниками генерирования тепловой энергии и видом применяемого топлива. В одном варианте для бытовых и технологических нужд городских потребителей тепловая энергия отпускается от ТЭЦ, работающей на твердом топливе, а в другом — от районной отопительной и промышленных котельных установок, использующих газообразное топливо.

Для обоих вариантов следует  определить необходимую мощность теплогенерирующих  установок и выбрать основное оборудование: теплофикационные турбины, паровые и водогрейные котлы.

В основе определения  требуемой мощности теплогенерирующих  установок лежат расчетно-часовые  расходы тепловой энергии с учетом покрытия тепловых потерь в сетях. В  курсовом проекте тепловые потери в сетях приближенно можно принимать в размере 5% от тепловой нагрузки потребителей.

Бытовая нагрузка городских  потребителей рассчитывается по следующей  формуле:

Q^гор_быт = Q^р_о · 1,15 + Q^р_в · 1,3 + Q^р_г.з. · 1,4     [ГДж/ч]

где Q^ср_г.з. — суммарный среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение по

городу в целом (с  учетом промышленных предприятий) в  зимний период, ГДж/ч;

Q^р_о, Q^р_в — суммарный максимально-часовой расход теплоты по городу в целом (с учетом

промышленных предприятий) соответственно на отопление и вентиляцию, ГДж/ч.

 

Технологическая  нагрузка городских потребителей дана в исходных данных.

Если учитывать тепловые потери в сетях, то формулы будут  следующими: