Теплоснабжение микрорайона

Содержание

1. Основные  сведения о проекте……………………….………………………………………4

2. Расчет  расходов теплоты………………….………………………………………………….5

2.1. Расчет  расходов теплоты на отопление.  ……………………................5

2.2. Расчет  расходов теплоты на вентиляцию. …………… ………………...5

2.3. Расчет  расходов теплоты на ГВС.. ……………………………… ……….......5

3. Гидравлический  расчет системы ГВС. …………….................................7

3.1. Расчет  требуемых давлений в основании  секционных узлов………………………………………………………………………………………………………………….………7

3.2. Определение  расходов и потерь давления  в секционных узлах…………………………………………………………………………………………………………………………7

3.3.Гидравлический  расчет основной магистрали подающего трубопровода в режиме водоразбора ……………………………………  …………………..8

3.4. Гидравлический  расчет боковых ответвлений подающего  трубопровода………………………………………………………………………………………………………......9

3.5. Расчет  основной магистрали циркуляционного  трубопровода……..………………………………………………………...........................................9

3.6. Расчет  боковых ответвлений циркуляционного трубопров…………………………………………………….………………………………………………………….10

3.7. Расчет  циркуляционных трубопроводов между  секционными узлами……………………………………………………………………………………………………………………….11

4. Гидравлический  расчет тепловых сетей ………….…………………….…….12

4.1. Гидравлический  расчет основной магистрали……… ………………....12

4.2. Гидравлический  расчет боковых ответвлений .……………….........12

5. Построение  графика давлений (пьезометра) ……………………….........14

6. Проверка  на вскипание воды ….……………….…………………………………………15

7. Компенсация  температурных деформаций трубопроводов  сетей теплоснабжения……………………………………………………………………………………………………..16

7.1. Расчет  П-образных компенсаторов…..…………………………………………..16

7.2. Расчет  трубопроводов на самокомпенсацию  температурных удлинений……………………………………………………………………………………………..…………….….16

8. Оборудование и конструкция тепловых сетей ……………………….…17

9. Испытание тепловых сетей на прочность и герметичность…..18

10. Технология монтажа трубопроводов ….………………………..…..…………19

11. Список литературы ……………………..…………………………….…………….……..…20

12. Приложения…………………………………………………………………………………………………….……...21

 

1. Основные сведения о проекте.

Район строительства  - город Ижевск. Здания расположены на холмистом участке. Данная местность характеризуется средними природно-климатическими условиями с температурой наружного воздуха (наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) -34⁰С. Здания проектируются в жилом микрорайоне, со средним уровнем стояния грунтовых вод и наличием малопросадочных грунтов.

В основу курсового  проекта положен генплан части  квартала городской застройки с  указанием параметров потребителей тепловой энергии, расположение источника  тепловой энергии (ЦТП). В данном микрорайоне применяется подземная прокладка теплопроводов и системы ГВС. Применяются канальная и бесканальная прокладка. Тепловые сети и система ГВС проходят в непроходных каналах из стандартных железобетонных лотков серии 3.006.1 - 2/82, вып. 1-1. Тепловые сети – водяные, распределительные, четырёхтрубные. Параметры теплоносителя – 130/70.

К потребителю  подводятся два отдельных трубопровода с водой для горячего водоснабжения  и для отопления зданий.

Количество секционных узлов зданий принято по количеству секций этих зданий. По СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», определяются минимально допустимые расстояния по горизонтали до надземных и подземных сооружений. Соблюдение данных величин обязательно.

Для  отвода  паводковых  или  атмосферных вод перекрытие устанавливаем с поперечным уклоном около 1—2 %. Наружную поверхность стенок, перекрытия и дна канала покрываем гидроизоляцией. Вода, попавшая в каналы, удаляется самотеком по лоткам, имеющим уклон не менее 0,002, в  специальные приямки, из которых насосом откачивается в канализацию.

На участках также  используется бесканальная прокладка. Для защиты трубопроводов от механических воздействий при этом способе прокладки применяем усиленную тепловую изоляцию — оболочку.

Для компенсации  тепловых удлинений предусматриваются  П- образные компенсаторы, а для погашения  нагрузок на трубопроводы применены  неподвижные опоры. На трубопроводах  предусмотрена запорная арматура, расположенная в теплофикационных камерах, а так же спускная для выпуска воды и воздуха. При подземной прокладке уклон ответвлений к отдельным домам принимаются по направлению к камере тепловой сети.

 

 

 

 

 

 

2. Расчет расходов теплоты.

2.1. Расчет расходов теплоты на отопление.

Значение расходов теплоты на отопление для жилых  и общественных зданий определяется по формуле:

           (2.11)

где: t₀ и t_i – температура наружного и внутреннего воздуха, ˚С;

V, S, L, P – объём, площадь, высота и периметр в плане здания;

k_c и k_oк - коэффициент теплопередачи стены и окна Вт/м² С;

φ – степень остекления (0,2);

n_пл и n_пт  - поправочные коэффициенты на расчётную разность температуры для пола первого этажа (0,9) и потолка последнего этажа (0,9).

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 1.

2.2. Расчет  расходов теплоты на вентиляцию.

Значение расходов теплоты на вентиляцию для  общественных зданий определяется по формуле:

                                                    (2.2.1)

 

где: F_п  - площадь пола, м²;

t_н и t_в – температура наружного и внутреннего воздуха, ˚С; 

                                                             (2.2.2)

n – число этажей в зданий;

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 2.

2.3. Расчет расходов теплоты на ГВС.

Расход теплоты  на ГВС определяется  по изменению  энтальпии воды:

                                          (2.3.1)

где:  с =4,187 кДж/(кг⁰С)-теплоемкость воды;

=983,2 кг/м³- плотность воды;

t^c=5⁰C-температура холодной воды;

t^h=60⁰C- температура горячей воды;

q^h - секундный расход воды, л/с.

Секундный расход воды зависит от расхода воды водоразборной  точкой  q₀^h  и определяется для каждого здания по формуле:

q^h = 5 q₀^h ,л/с                                                        (2.3.2)

- безразмерный коэффициент, зависящий  от числа водоразборных приборов N и вероятности их одновременного  действия Р.

= 0,2+0,777(NР - 0,015)^0,686                                           (2.3.3)

где NР – произведение числа водоразборных приборов и вероятности одновременного действия.

Это выражение  справедливо лишь в том случае, если NР>0,015. При NР<0,015 следует принимать =0,2.

Вероятность одновременного действия приборов определяется для  всего здания:

                                                   (2.3.4)

где    q_ru^h -  норма расхода воды на одного жителя в час наибольшего водопотребления, л/ч;

U - общее число жителей, проживающих в квартирах здания;

N^tot -общее число установленных во всем здании приборов;

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Гидравлический расчет системы ГВС.

3.1. Расчет требуемых давлений в основании секционных узлов.

Для обеспечения  нормальной подачи горячей воды к  наиболее высокой и удаленной водоразборной точке, в основании секционного узла необходимо поддерживать давление Р_uz^tr , или иначе его называют статическим давлением. Это давление определится по формуле:

                                                       (3.1)

ρ=985,6 кг/м³ – плотность горячей воды;

Требуемый напор  в основании секционного узла определится как:

H_uz^tr =Н_geod+Н_geom+ H_uz +Н_f,м                                    (3.2)

Где H_geod – разность геодезических отметок секционного узла и оси напорного патрубка повысительного насоса, м;

H_geom – геометрическая высота от основания секционного узла до наиболее высоко расположенной водоразборной точки, м;

H_uz – потери напора в подающих трубопроводах секционных узлов, м;

H_f – потери напора в квартирных подводках и свободный напор, м.

Выбор основной магистрали производится по величине удельных потерь давления на каждом ответвлении. За главную  магистраль принимается та, для которой  i_p имеет минимальное значение. Удельные потери i_p определяются для дальнего секционного узла каждого здания по формуле:

                                                   (3.3)

где: ∑_l – сумма длин участков от повысительного насоса до рассматриваемого секционного узла, м;

k_l – коэффициент, учитывающий местные потери;

∑ p^h – потери давления в подающем трубопроводе в режиме водоразбора, Па;

k_exp - коэффициент, учитывающий увеличение потерь давления в процессе эксплуатации.

                                                      (3.4)

где: P_max = 600 кПа – максимально допустимое давление в магистральном    трубопроводе.

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 4

3.2. Определение расходов и потерь давления в секционных узлах.

При проектировании секционных узлов, диаметры стояков  и перемычек стараются назначить  таким образом, чтобы значение потерь давления в них, при расчетных расходах воды, не превышало 40-60 кПа.

Для нахождения потерь давления в секционном узле, необходимо ввести параметр , который учитывает раскрытие пьезометра. Для расчета задаются значением потерь давления в дальнем секционном узле, а затем вычисляют значение потерь давления с учетом раскрытия пьезометра по формуле:

                                      (3.2.1)

где: p_uz^h+cir – потери давления в дальнем от ввода секционном узле, Па;

l_i- расстояние от дальнего  секционного узла до рассматриваемого, м;

l₀ - расстояние от дальнего узла секционного до ближайшего ответвления, м;

β – степень раскрытия пьезометра (принимается β =1,3).

Циркуляционные  расходы в секционных узлах с  учетом раскрытия пьезометра рассчитываются по формуле:

                                           (3.2.2)

где:  q_uz^cir – расчетный циркуляционный расход воды в секционном узле, л/с;

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 5

3.3.Гидравлический расчет основной магистрали подающего трубопровода в режиме водоразбора.

Расчет проводят в обратном направлении, т.е. начиная  с самого дальнего секционного узла и до ЦТП. Потери давления на j участке между точками n и (n-1) определяются по формуле:

                                  (3.3.1)

где:  i_pj- удельные потери давления на участке, Па/м;

l- длина участка, м;

k_l – коэффициент, учитывающий местные потери;

k_exp - коэффициент, учитывающий увеличение потерь давления в процессе эксплуатации(процесс «зарастания»)..

Суммарные потери давления на главной магистрали подающего  трубопровода определяются по формуле:

                                                 (3.3.1)

Удельные потери определяются по таблицам гидравлического  сопротивления трубопроводов горячего водоснабжения, в зависимости от расхода и диаметра труб.

Расход воды на участках подающего трубопровода с  циркуляцией определяется по формуле:

                                                  (3.3.4)

где:  q^h - секундный расход горячей воды;

k_cir - коэффициент, учитывающий работу циркуляционного насоса.

При расчете следует  соблюдать условия:

- Скорость воды не должна превышать 1,5 м/с;

- Суммарные потери давления не должны превышать 100 кПа;

- Минимальный диаметр наружных сетей D_у > 25 мм

Полное давление в узле магистрали определяется сложением  требуемого давления в основании  наиболее удалённого от повысительного насоса секционного узла и потерь давления на участке от этого секционного  узла до рассматриваемой точки по формуле:

                                            (3.3.5)

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 6

3.4. Гидравлический  расчет боковых ответвлений подающего  трубопровода.

Расчёт заключается в подборе диаметров боковых ответвлений таким образом, чтобы было погашено избыточное давление на ответвлении. Оно определяется как, разность давлений в n-й узловой точке основной магистрали и требуемого давления в основании наиболее удалённого секционного узла бокового ответвления из этой точки.

                                        (3.4.5)

Диаметры  выбираются из условия, что потери давления на ответвлении, рассчитанные по формуле  должны быть равны требуемым потерям с невязкой 10% т.о.

                                (3.4.6)

При подборе диаметров  следует учитывать следующие  требования:

- Скорость воды должна быть не более 3,5 м/с;

- Минимальный диаметр принимается равным 25 мм;

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 7

3.5. Расчет основной магистрали циркуляционного трубопровода.

Диаметры основной магистрали циркуляционного трубопровода подбираются при удельных потерях  давления 100-150 Па/м и скоростях  не более 1.5 м/с. Диаметры участков между  узлами трубопроводов принимают  постоянными. Минимальный диаметр - 25 мм.

Потери давления на участке трубопровода вычисляют  по формуле:

P_lj^cir = i_pjl_j(1+k_l)k_exp ,Па                                               (3.5.1)

где:  i_p- удельные потери давления на участке, Па/м;

l- длина участка, м;

k_l – коэффициент, учитывающий местные потери;

k_exp - коэффициент, учитывающий увеличение потерь давления в процессе эксплуатации. (процесс «зарастания»).

Суммарные потери на магистральном трубопроводе вычисляются  как

P_ltot^cir = P_lj^hcir + P_lj^cir,   Па                           (3.5.2)

где: p^hcir= p^h(q^cir / q^h )²- потери давления в подающем трубопроводе, в режиме циркуляции, Па.

Расход воды на участках подающего трубопровода с  циркуляцией определяется по формуле:

q_p^h= q^h (1+k_cir), л/с                                           (3.5.3)

где:  q^h - секундный расход горячей воды;

k_cir - коэффициент, учитывающий работу циркуляционного насоса.

Потери давления в кольце, образованным подающим трубопроводом, ближним секционным узлом и обратным трубопроводом определятся как:  

P_n^cir = P_uz^cir + P_{l tot}^cir ,   Па                      (3.5.4)

где P_l^{h cir} - потери давления в подающем трубопроводе в режиме циркуляции

P_l^cir - потери давления в циркуляционном трубопроводе.

Потери давления на j-ом участке подающего трубопровода в режиме циркуляции:

                                       (3.5.5)

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в Приложении 8

3.6. Расчет боковых ответвлений циркуляционного трубопровода.

В основе методики расчета лежит правило гидравлического  расчета параллельных трубопроводов. Любому боковому ответвлению соответствует  участок основной магистрали, проходящий через точки подключения ответвлений  в узлах трубопроводов и наиболее удаленное здание на основной магистрали. Исходя из этого увязывают гидравлическое сопротивление P_n^osn соответствующего участка ранее рассчитанной основной магистрали   и рассматриваемого бокового ответвления P_n^otv с невязкой 10%.

Потери давления на ответвлении складываются из: потерь в подающем трубопроводе, в режиме циркуляции; потерь в обратном трубопроводе; потерь в секционном узле.

Потери в подающем трубопроводе и потери в секционном узле найдены ранее, поэтому весь расчет сводится к подбору диаметра обратного трубопровода, таким образом, чтобы P_n^otv= P_n^osn т.е.: 

P_{uz отв}^cir +  ( P_l^{h cir} + P_l^cir )= P_{n осн}^cir (1±0,1)                          (3.6.1) Расчеты сводятся в таблицу и приведены в Приложении 9

 

 

 

3.7. Расчет циркуляционных трубопроводов между секционными узлами.

Определяются  только диаметры циркуляционных трубопроводов, соединяющих секционные узлы, так  как подающие трубопроводы рассчитываются в режиме водоразбора.

Потери давления на трубопроводах, соединяющих два  секционных узла равны разности потерь давления в основаниях этих секционных узлов в режиме циркуляции с учетом степени раскрытия пьезометра (узлы нумеруются, начиная с ближнего к  вводу узла):

                              (3.7.1)

Диаметр циркуляционного  трубопровода подбирается из условия:

                       (3.7.2)

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Гидравлический расчет тепловых сетей

4.1. Гидравлический расчет основной магистрали.

За  основную магистраль выбирается ветка  с максимальным расходом воды на отопление  и вентиляцию.

Расчет основной магистрали начинается с наиболее удаленного от ЦТП теплового пункта. По результатам гидравлического расчёта строится пьезометрический график, необходимый для подбора насосов, регуляторов и выбора схемы присоединения потребителей теплоты.

Потери давления на расчетном участке магистрали определяются по формуле:

P_lj = i_pi(l_j+l_эj) = i_pil_j (1+ ),     Па                                   (4.1.1)

где i_pi - удельные потери давления, Па/м;

l_эj  - эквивалентная длина местных сопротивлений, м;

- коэффициент   для   определения   эквивалентной   длины расчетного участка, соответствующей местным сопротивлениям.( =0,3).

Значение  берется в зависимости от того, какие сети надо рассчитать и от тех местных сопротивлений, которые установлены на этих сетях. Его значение берется из таблицы.

При расчете следует  соблюдать требования:

- l_Р=20-180 Па/м;

- Скорость не более 1,5 м/с

- Минимальный диаметр принимается равным 40 мм.

При гидравлическом расчете необходимо определить расходы  теплоносителя, по известным тепловым потокам зданий и тепловых пунктов. Эти расходы определяются по формуле:

G=3,6Q/(c t),  кг/ч                                               (4.1.2)

Гидравлический    расчет    основной    подающей    магистрали    на   этом заканчивается, т.к. обратные трубопроводы будут того же самого сечения, что и подающие.

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 11.

4.2. Гидравлический расчет боковых ответвлений.

Расчёт заключается  в увязке потерь давления в боковых  ответвлениях с соответствующими им параллельными участками основной магистрали:

                         (4,2.1)

Гидравлическое  сопротивление увязывается за счет подбора диаметров труб с невязкой 10%.

Диаметры трубопроводов  боковых ответвлений определяются исходя из расчета параллельных трубопроводов:

- Гидравлические потери на параллельных ветвях равны

- Общий расход равен сумме расходов в каждом трубопроводе.

Исходя из этих правил, гидравлический расчет боковых ответвлений заключается в увязке потерь давления в боковых ответвлениях с ответствующими им параллельными участками основной магистрали.

При невозможности  увязки гидравлического сопротивления  основной магистрали и бокового ответвления  за счет подбора диаметров трубопроводов  на вводах в здания устанавливаются  вставки из труб меньшего диаметра или дроссельные шайбы:

                                          (4.2.1)

Расчеты сводятся в таблицу и приведены в  Приложении 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Построение графика давлений (пьезометра).

Графики    давлений   разрабатываются   для    основной    магистрали    и характерных ответвлений.

На координатную сетку в выбранном масштабе наносят  профиль поверхности земли по трассе (развертка) от источника теплоты (начало координат) до наиболее удаленного потребителя. За нулевую отметку  принимают уровень ЦТП или  уровень поверхности земли в  начальной точке расчетной схемы. Следует учитывать, что 1м=0,01 МПа.

Линии давления теплоносителя  вычерчивают в статическом и динамическом режимах.

Линии давления теплоносителя  в статическом режиме выбирается из условий:

1. Должна проходить  не менее чем на 5 м (50кПа) выше перекрытия верхнего этажа самого высокого здания.

2. Должна находиться  на уровне, не превышающем 0,6 МПа  (60м) над полом первого этажа  самого низкого здания, для предотвращения  разрыва нагревательных приборов.

Линии   давления   теплоносителя   в   динамическом   режиме   должна удовлетворять требованиям:

1. Должна проходить  не менее чем на 5м (50кПа)  выше перекрытия верхнего этажа  самого высокого здания. Здания, для которых не удается обеспечить  это условие, присоединяют с  использованием регуляторов давления  «до себя», либо по независимой  схеме.

2. Должна находиться на уровне, не превышающем 55м (0,55 МПа) над 
   поверхностью  земли  с  тем,  чтобы давление  в приборах  нижнего этажа не превышало допустимое давление, равное 0,6 МПа.
3. Минимальное давление в конечной точке линии (у ЦТП) должно быть в 
   пределах 0,15-0,30 МПа. Это является достаточным для преодоления 
   гидравлического сопротивления участка от конечной точки до циркуляционного 
   насоса (трубопроводы внутри ЦТП).

График представлен  в графической части на листе 8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Проверка на вскипание воды.

При использовании  для нужд теплоснабжения воды с температурой выше 100⁰С возможно её вскипание в трубопроводах тепловых сетей и в системе отопления здания, если давление упадет ниже до величины ниже давления насыщения Р_нас.

 Для определения  возможного вскипания воды на  графике давления строим линию  вскипания. 

При 130⁰С Р_нас=168,7кПа.

График представлен  в графической части на листе 8.

 

7. Компенсация температурных деформаций  трубопроводов сетей теплоснабжения

7.1. Расчет П-образных компенсаторов.

Термическое удлинение  трубопровода при его нагревании транспортируемым теплоносителем определяется по формуле:

                                                       (7.1.1)

где: α- коэффициент температурного расширения (для углеродистой стали α=12х10^-6К^-1); 

l - длина участка трубопровода;

Δt-разность температуры теплоносителя и температуры наружного воздуха, при которой производится монтаж трубопроводов.

Компенсирующая  способность  П-образного компенсатора определяется его размерами: вылетом l_в, створом l_с и радиусом R.

В целях снижения расчетного температурного удлинения  устанавливать П-образные компенсаторы с предварительной 50% растяжкой.

Компенсатор рассчитывается на удлинение по формуле: