Отопления жилого района г. Чокурдах

Коммунально-строительный техникум

Якутского государственного инженерно технического института.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

по отоплению жилого района г. Чокурдах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили: студенты 3-го курса гр. ТиТО-2000

Сорокин Андрей.

 

Проверил: преподаватель по курсу

             “Теплоснабжение” Колодезникова  А.Н.

 

 

 

 

 

 

г. Якутск 2002 г.

 

 

 

 

 

 

Содержание.

 

 

	Стр.
Исходные данные:	2
Определение тепловых нагрузок района:	3
График расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха:	6
График центрального качественного регулирования отпуска теплоты:	8
Гидравлический расчёт тепловых сетей:	12
Разработка монтажной схемы и выбора строительных конструкций тепловой сети:	16
Теплоизоляционная конструкция:	16
Расчёт опор:	20
Водоподогреватели горячего водоснабжения:	21
Библиографический список:	28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

1

 

1. Исходные данные.

1.1 Климатологические  данные.

1. Населённый пункт: г. Чокурдах.

2. Расчётная температура самой холодной пятидневки: -48 °С.
3. Расчётная температура зимняя вентиляционная: -49 °С.
4. Средняя годовая температура: -14,2 °С.
5. Отопительный период:  
• начало: 08.08,
• конец: 23.06,
• продолжительность: 318 суток,
• средняя температура наружного воздуха: -17,4 °С,
• градусо-дней: 11909.

1.2 Повторяемость температур  наружного воздуха.

 

tн  °С.	Количество часов.
–50 °С  и ниже.	756
–49,9 ÷ –45 °С.	633
–44,9 ÷ –40 °С.	628
–39,9 ÷ –35 °С.	495
–34,9 ÷ –30 °С.	456
–29,9 ÷ –25 °С.	377
–24,9 ÷ –20 °С.	329
–19,9÷ –15 °С.	341
–14,9÷ –10 °С.	377
–9,9 ÷ –5 °С.	407
–4,9 ÷ 0 °С.	514
+0,1 ÷ 5 °С.	662
+5,1 ÷ 8 °С.	553
Всего часов:  6528 ч.

 

1.3. Средняя месячная  и годовая температура наружного  воздуха.

 

Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль
–35,5	–33,9	–28,3	–18,9	–6,1	5,8	9,7

 

Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь	год
6,9	0,9	–12,4	–25,8	–33,3	–14,2

 

 

 

 

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

2

1.4. Удельные потери  тепла зданиями.

 

to	Этажность.
	1 ÷ 2	3 ÷ 4
–50 °С.	qo=255 В/м2	qo=169 В/м2

 

1.5 Нормы расхода горячей  воды.

 

Жилой дом:  120 л/сут.

Школы, лицеи:  8 л/сут.

Детский сад:  30 л/сут.

Столовая:  6 л/сут.

2. Определение тепловых нагрузок района.

 

2.1. Расход тепла на отопление  жилых и общественных зданий <Вт>:

 

Q_{o max}=q_oA(1+K₁)

 

q_{o –} укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий на 1м² площади (прил. 2 СНиП “Тепловые сети”) <Вт> .

A  – общая площадь здания  <м²>.

К₁ – коэффициент учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (К₁=0,25 – если данных нет).

 

2.2. Расход тепла на вентиляцию общественных зданий <Вт>:

 

Q_{v max}=K₁K₂q_oA

 

К₂ – коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий (К₂=0,6).

 

2.3. Средний тепловой поток на  горячее водоснабжение жилых  и общественных зданий <Bт>:

 

 

 

m – число потребителей.

а – нормы расхода воды на горячее водоснабжение на 1-го человека в сутки.

b – нормы расхода воды на горячие водоснабжение в общественных зданиях при температуре наружного воздуха –55 °С (принимается равным 25л в сутки на одного человека).

t_x – температура холодной воды в отопительный период.

с – теплоёмкость воды.

 

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

3

 

 

 

 

2.4. Максимальный тепловой поток  на горячее водоснабжение жилых  и общественных зданий <Bт>:

 

Q_{h max}=2,4Q_{h m}

 

2.5. Средний тепловой поток на  отопление <Bт>:

 

 

t_i – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений (при отсутствии данных в жилых принимается 18 °С, в производственных 16 °С).

t_om – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой 8 °С и ниже.

T_o – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

 

2.6. Средний тепловой поток на вентиляцию <Bт>:

 

2.7. Средний тепловой поток на  отопление <Bт>:

 

        – температура холодной водопроводной воды в неотопительный период (+15°С).

         t_c – температура холодной водопроводной воды в отопительный период (+5 °С).

  –коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на ГВС в неотопительный период по отношению к отопительному периоду:

  0,8 – для жилищно–коммунального сектора,

    1 – для предприятий.

2.8. Годовой расход тепла на  отопление жилых и общественных  зданий < кДж >:

Q_oy=86,4Q_{o m}n_o

 

2.9. Годовой расход тепла на  вентиляцию общественных зданий < кДж >:

 

2.10. Годовой расход тепла на  ГВ жилых и общественных зданий < кДж >:

 

n_o – продолжительность отопительного периода соответствующее периоду со среднесуточной температурой наружного воздуха +8 °С и ниже.

Z – усреднённое за отопительный период число работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток (16 часов).

n_{h y} – расчётное число суток в году работы системы ГВ (350 суток).

 

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

4

Все расчёты сведены  в таблицу №1.  

Таблица №1 “Тепловые  нагрузки района”:
Наименование здания.	Тепловая нагрузка.
	Qo max, Вт.	Qv max, Вт.	Qh m, Вт.	Qh max, Вт.	Qo m, Вт.	Qv m, Вт.	, Вт.	Qoy,ГДж.	Qvy, ГДж.	Qhy, ГДж.
1. Жилой дом.	63750	7650	–––––	–––––	34193	4103	–––––	939,5	75,15	–––––
2. Жилой дом.	122400	–––––	12600	30340	65651	–––––	8064	1803,7	–––––	368,48
3. Лицей.	194350	23322	18667	44801	101426	12171	14934	2786,7	223	554,17
5. Жилой дом.	153000	–––––	15750	37800	82064	–––––	10080	2254,7	–––––	460,6
6. Жилой дом.	76500	–––––	8050	19320	41032	–––––	12365	1127,4	–––––	255,5
7. Гараж.	12750	7650	–––––	–––––	6023	3614	–––––	165,5	66,2	–––––
9. Школа.	190125	22815	16334	39202	99222	11942	13067	2726,2	218,8	485
11. Школа	395125	43095	35000	84000	187419	22490	28000	5149,4	411,95	1039
13. Жилой дом.	67600	–––––	10500	25200	36258	–––––	6720	996,2	–––––	307,07
15. Жилой дом.	67600	–––––	10500	25200	36258	–––––	6720	996,2	–––––	307,07
сумма:	1343200	104532	127401	305763	689546	54320	99950	18945,5	995,1	3776,9

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

5

 

3. График расхода тепла по  продолжительности стояния  температур  наружного воздуха.

 

 

Для определения годового расхода тепла, планирования в течение года загрузки оборудования котельной и составления  графика ремонта используют график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

;  (3.1)

;  (3.2)

t_н – температура наружного воздуха (от +8 и ниже).

 

Все расчёты для построения графика сведены в таблицу  №2.

 

 

 

Таблица №2:
Tн, °С.	Qo m, Вт.	Qv m, Вт.	Qh m, Вт.	Qoбщ. m, Вт.
+8	176852	12577	127401	316830
+5	237406	17504		382311
0	338330	25713		491444
–5	439254	33924		600579
–10	540179	42135		709715
–15	641102	50344		818847
–20	742026	58555		927982
–25	842950	66764		1037115
–30	943874	74976		1146251
–35	1043698	83185		1254284
–40	1145721	91396		1364518
–45	1246647	92634		1466682
–48	1307200	104532		1539133

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

6

 

 

 

 

4. График центрального качественного  регулирования отпуска теплоты.

Регулирование отпуска тепла в  закрытых системах теплоснабжения.

 

В водяных тепловых станциях принимают  центральное качественное регулирование  отпуска теплоты по нагрузке отопления или по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения. 

Центральное качественное регулирование  заключается в регулировании  отпуска теплоты путём изменения  температуры теплоносителя на входе  в прибор, при сохранении  постоянным количество теплоносителя подаваемого в регулирующую установку.

4.1. Если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65% от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении:

   –– регулирование отпуска теплоты принимают по нагрузке на отопление.

  При этом в тепловой сети  поддерживается отопительно-бытовой температурный график.

Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке основано на определении  зависимости температуры сетевой воды, подающей и обратной магистрали, от температуры наружного воздуха.

Для зависимых схем присоединения  отопительных установок к отопительным сетям температуру в подающей ( ) и обратной ( ) магистралях в течение отопительного периода, т.е. в диапазоне температур наружного воздуха от +8 до t_o по следующим формулам:

;  (4.1.1.)

;  (4.1.2.)

t_i – средняя температура воздуха отапливаемых зданий.

 ∆t – температурный напор нагреваемого прибора:

 

;  (4.1.3.)

– температура воды в подающем трубопроводе системы отопления  после элеватора при t_o.

t_o – расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

– температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления  при t_o.

– расчётный перепад температур воды в тепловой сети:

;  (4.1.4.)

– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха (t_o).

– расчётный перепад температуры  воды в местной системе отопления.

;  (4.1.5.)

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

8

 

 

 

 

При регулировании по отопительной нагрузке, водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются к  тепловым сетям в зависимости  от отношения максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение (Q_{h max}) к максимальной тепловой нагрузки на отопление (Q_{о max}) типа регулятора, по следующим схемам:

  – с установкой регулятора расхода по двухступенчатой смешанной схеме.

При таком же отношении с электронным  регулятором расхода по двухступенчатой  смешанной  схеме  с  ограничением  максимального  расхода  воды  на  ввод.

При  остальных   отношениях   по  параллельной  схеме.

4.2.  Если в системе теплоснабжения нагрузка на жилищно-коммунальные нужды  составляет, более 65% от суммарной тепловой нагрузки принимают центральное качественное регулирование отпуска теплоты по совмещённой нагрузке горячего водоснабжения и отопления.

Применение данного метода регулирования  позволяет рассчитать магистральные  теплопроводы  по суммарному расходу  воды на отопление и на вентиляцию, не учитывая расхода на горячее водоснабжение. Для удовлетворения нагрузки на горячее водоснабжение температура воды в подающем трубопроводе принимается выше, чем по отопительному графику и большинство абонентов системы отопления и горячего водоснабжения должны присоединятся к тепловой сети по принципу связанной подачи теплоты: 

1) – с установкой регулятора расхода по последовательной двухступенчатой схеме.

2)  При том же отношении с электронным регулятором расхода по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды на ввод.

При этом способе регулирования  отпуска теплоты в тепловой сети поддерживается повышенный отопительно-бытовой температурный график, который строится на основании отопительно-бытового температурного графика.

Расчёт повышенного температурного графика заключается в определении перепада температур сетевой воды в подогревателях верхней (δ₁) и нижней (δ₂) ступени при различных температурах наружного воздуха (t_н) и балансовой нагрузки горячего водоснабжения ( ):   =X·Q_{h m} ;  (4.2.1.)

X – балансовый коэффициент учитывающий неравномерность расхода теплоты на горячие водоснабжение в течении суток (для закрытых систем теплоснабжения X=1,2).

Суммарный перепад температур сетевой  воды в подогревателях верхней и нижней ступени в течение всего отопительного периода постоянен и определяется:

;  (4.2.2.)

Задавая величину недогрева водопроводной  воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя (∆t = 5 ÷ 10 °С) определяют температуру нагреваемой воды  после первой ступени подогревателя (t') при температуре наружного воздуха, соответствующей точки излома графика (t'_н):      t' = – ∆t'_н;  (4.2.3.)

Штрих обозначает, что значение взяты при температуре точки излома графика.

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

9

 

 

 

Перепад температур сетевой воды в нижней ступени подогревателя (δ₂) при различных температурах наружного воздуха определяется:

при t'_н:       δ'₂ = δ·(t' – t_c)/(t_h – t_c);  (4.2.4.)

при t_o:        δ₂ = δ'·(τ₂ – t_c)/(τ'₂ – t_c);  (4.2.5.)

t_h – температура воды поступающая в систему горячего водоснабжения.

t_c – температура холодной водопроводной воды в отопительный период.

Зная δ₂ и δ'₂ находим температуру сетевой воды от обратной магистрали по повышенному температурному графику:

τ_2П = τ₂ – δ₂;  (4.2.6.)

τ'_2П = τ'₂ – δ'₂;  (4.2.7.)

Перепад температур сетевой воды в  верхней ступени подогревателя  при t'_н и t_о:

δ'₁ = δ – δ'₂;  (4.2.8.)

δ₁ = δ – δ₂;  (4.2.9.)

Температуры сетевой воды подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика определяются по следующим формулам:

τ_1П = τ₁ – δ₁;  (4.2.10.)

τ'_1П = τ'₁ – δ'₁;  (4.2.11.)

Расчёт графика центрального качественного регулирования отпуска  теплоты.

 – регулирование отпуска  теплоты принимают по нагрузке  на отопление. При этом в  тепловой сети поддерживается  отопительно-бытовой температурный  график (формулы 4.1.)

Данные для расчёта графика: τ₁ = 130 °С

τ₂ = 70 °С

t_i  = 18 °С

t_o = – 48 °С

τ_э = 95 °С

 

Минимальную температуру сетевой  воды в подающем магистрали принимается  равной 70 °С (на уровне 70 °С график срезается).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

10

 

 

5. Гидравлический расчёт тепловых  сетей.

 

5.1. Задачи гидравлического  расчёта.

В задачу гидравлического расчёта  входят:

1. Определение диаметров,
2. Определение величины давлений (напоров) в различных тачках сети,
3. Определение падения давления (напора),
4. Увязка всех тачек системы при статической и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских установок.

Результаты гидравлического расчёта  дают исходный материал для решения  следующих задач: 1. Определение капиталовложений, расхода металла и основного объёма работ по сооружению тепловой сети,

2. Установление характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, и. их размещение,

3. Выяснение условия работы тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения абонентских установок,

4. Выбор авторегулятора для тепловой сети и абонентских вводов,

5. Разработка режимов эксплуатации.

 

5.2. Основные  расчётные зависимости.

При гидравлическом расчёте тепловых сетей определяют потери давления на участках трубопровода для последующей  разработки гидравлических режимов  и выявление располагаемых  напоров на тепловых пунктах потребителей.

Гидравлический расчёт производится на суммарный расчётный расход сетевой  воды, складывающийся из расчётных  расходов на отопление, вентиляцию и  на горячие водоснабжение.

Расчётные расходы воды определяют <кг/ч>:

1. максимальный расход воды на отопление:

;  (5.2.1.)

б)  максимальный расход воды на вентиляцию:

;  (5.2.2.)

в)  на горячие водоснабжение  в открытых системах теплоснабжения:

;  (5.2.3.)

;  (5.2.4.)

г)  на горячие водоснабжение  в закрытых системах теплоснабжения:

– при параллельной схеме присоединения  водоподогревателей:

;  (5.2.5.)

;  (5.2.6.)

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

12

 

 

 

 

• при двухступенчатой схеме присоединения водоподогревателей:

;  (5.2.7.)

;  (5.2.8.)

τ₁ – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха,

τ₂ – температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха,

t_h – температура воды поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей,

τ'₁ – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика,

τ'₂ – температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления здания в точке излома графика,

τ'₃ – температура воды после параллельно включённого водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды (рекомендуется 30 °С),

t^| – температура воды после первой ступени подогревателя при двухступенчатой схеме водоподогревателя.

Суммарный расчётный расход сетевой  воды в двухтрубных тепловых, сетях  в закрытых и открытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты определяется:

G_d = G_{o max} + G_{v max} + k₃ · G_{i h m} ;  (5.2.9.)

k₃ – коэффициент учитывающий долю среднего расхода воды на горячие водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления (таблица 2 СНиП “Тепловые сети”).

Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловых сетей с нанесением на ней длин, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам сети.

5.3 Порядок гидравлического  расчёта теплопроводов:

1. Выбираем на трассе тепловых сетей расчётную магистраль наиболее протяжённую и загруженную соединяющую источник теплоты с дальними потребителями.

Разбивают тепловую сеть на расчётные  участки, определяют расчётные расходы  и измеряют по Ген. плану длину  участка.

2. Задавшись удельными потерями давления на трение (h) (на главной магистрали до наиболее удалённого потребителя, с учётом дополнительного подключения абонентов h принимают не более 8 мм. вод. ст./м, на ответвлениях 30 мм. вод. ст/м), исходя из расходов теплоносителя на участках по таблицам и номограммам находят диаметры теплопроводов, действительные потери давления на трение и скорость движения теплоносителя, которая должна быть не более 25 м/сек.

 Следует отметить, что для  районов вечно мерзлотных грунтов  минимальный диаметр труб, не  зависимо от расхода воды и параметров теплоносителя должен приниматься 50 мм.

Курсовой проект  “Теплоснабжение”.

13

 

 

 

 

3. Определив диаметры расчётных участков, разрабатывают монтажную схему теплопроводов, размещают на трассе запорную арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы. Монтажная схема вычерчивается в две линии, причём подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты.
4. Потери напора определяются:   H = h·(L + L_экв)              [мм. вод. ст.]

Эквивалентной длиной (L_экв) принято называть такую условную длину прямолинейного участка, на котором падения давления на трение равно падению вызываемого местными сопротивлениями.