Системы централизованного теплоснабжения с каждым годом получают все большее и большее распространение. Если 8—10 лет назад к таким системам присоединялись в основном старые здания, местные системы которых рассчитывались и работали прежде от домовых котельных, то уже теперь преобладающее значение получают вновь сооружаемые здания без котельных. Все местные системы таких новых зданий, казалось бы, должны быть рассчитаны на работу от крупных протяженных тепловых сетей. Между тем проектирование всех местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения новых зданий ведется совершенно независимо от того, от каких источников тепла и от каких тепловых сетей будут работать эти новые здания.
Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления - систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Современные централизованные системы теплоснабжения представляют собой сложный комплекс, включающий источники тепла, тепловые сети с насосными станциями и тепловыми пунктами и абонентские вводы, оснащенные системами автоматического управления. Для обеспечения надежного функционирования таких систем необходимо их такое построение, при котором всю систему расчленяют на ряд уровней, каждый из которых имеет свою задачу, уменьшающуюся по значению от верхнего уровня к нижнему. Верхний уровень составляют источники тепла, следующий уровень - магистральные тепловые сети с РТП, нижний - распределительные сети с абонентскими вводами потребителей. Источники тепла подают в тепловые сети горячую воду заданной температуры и заданного давления, обеспечивают циркуляцию воды в системе и поддержание в ней должного гидродинамического и статического давления. Они имеют специальные водоподготовительные установки, где осуществляется химическая очистка и деаэрация воды. По магистральным тепловым сетям транспортируются основные потоки теплоносителя в узлы теплопотребления. В РТП теплоноситель распределяется по районам и в сетях районов поддерживается автономный гидравлический и тепловой режим.
Целью моего дипломного проекта является разработка системы централизованного теплоснабжения жилого района г. Черногорск, источником тепла которого является котельная «Южная».
ТЕХНОЛЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 характеристика района по климатическим данным
Площадь муниципального образования город Черногорск (далее — МО город Черногорск) составляет 117,9 кв.км. В состав МО город Черногорск входит поселок городского типа Пригорск.
МО город Черногорск связано с другими регионами транспортными магистралями: ветка Абакан-Черногорские копи Восточно-Сибирской железной дороги; автомобильные дороги — Черногорск-Красноярск, Абакан — Черногорск, Черногорск — Усть-Абакан. Общая протяженность автомобильных дорог общего пользования составляет 193,1 км., в том числе с твердым покрытием 101,9 км.
Город расположен на отрогах Кунинского хребта, в степной части Минусинской котловины в безлесной местности. Рельеф местности города спокойный, с небольшим уклоном в направлении с северо-запада на юго-восток. Город расположен в пойме реки Енисей и отстоит от его левого берега на 7,8 км.
Климат резко континентальный, с холодной и продолжительной зимой и коротким летом. На территории муниципального образования имеется ряд месторождений: каменного угля, солидные запасы аргиллитов (применяемых для изготовления кирпича, черепицы, фарфорофаянсовой посуды и т.д.), клиежей (каменисто-подобная горная порода, применяемая в качестве гидравлической добавки при строительстве гидротехнических сооружений), строительного песка, гравия, бутового камня, известняков.
Средняя температура воздуха в Черногорске по данным многолетних наблюдений составляет −6.5 °C. Наиболее тёплый месяц — июль, его средняя температура +15.7 °C. Наиболее холодный месяц — январь с температурой −28.7 °C.
Вследствие резкой континентальности климата абсолютный месячный минимум температуры в Черногорске в ноябре на 0.7 градусов ниже, чем в феврале (-42.3 и −41.6 градусов соответственно), а абсолютный максимум температуры в апреле на 0.1 градусов выше, чем в сентябре (+31.4 и +31.3 градусов соответственно).
Основные климатические данные:
температура воздуха:
- расчетная для проектирования отопления, tнро =-360 С
- расчетная для проектирования вентиляции, tнрв =-20,60С
- средняя отопительного периода, tсро =-8.50 С
- продолжительность отопительного периода, n0 =240 суток
 |
2 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
В процессе эксплуатации трубопроводы обслуживаются путем регулярного осмотра и профилактического ремонта элементов сети. Обход тепловых камер и проходных каналов по условиям техники безопасности должен осуществляться двумя обходчиками по утвержденному графику.
Для контроля за состоянием подземных теплопроводов и строительных конструкций не реже 1 раза в 2 года проводится шурфовка отдельных участков со вскрытием тепловой изоляции (1 шурф на 1—4 км трассы).
Контроль за коррозией теплопроводов от блуждающих токов осуществляется путем электроразведки 1 раз в 3 года. Контрольные проверки участков, на которых обнаружена коррозия, производятся не реже 1 раза в год.
При текущей эксплуатации необходимо:
- поддерживать в исправном состоянии все оборудование, строительные и другие конструкции тепловых сетей;
- наблюдать за работой компенсаторов, опор, арматуры, дренажей, контрольно-измерительных приборов и других элементов сети;
- устранять излишние потери тепла, удалять воздух из теплопроводов и не допускать присоса воздуха в сети;
- устранять излишние гидравлические сопротивления в сети путем промывки и прочистки труб в сети;
- поддерживать в сети и на тепловых пунктах необходимый гидравлический и тепловой режим;
- проводить профилактический ремонт сети; принимать меры по предупреждению неполадок и аварий в сети.
Скапливающаяся в камерах тепловой сети вода должна непрерывно или периодически удаляться через дренажные устройства или путем откачки передвижными насосами. Уровень воды в камерах не должен быть выше основания канала, примыкающего к камере, а при бесканальной прокладке — не должен приближаться к изоляции теплопровода ближе чем на 400 мм.
Вся запорная арматура, установленная на тепловой сети, должна иметь порядковые номера, соответствующие нумерации их на оперативной схеме тепловой сети. В целях сохранения плотности запорной арматуры в процессе длительной эксплуатации все задвижки и вентили сети должны быть полностью открыты или полностью закрыты. Регулирование расхода теплоносителя запорной арматурой не допускается.
При обходе сети необходимо: проверять затяжку болтов всех фланцевых соединений поочередно крест-накрест, смазывать шток задвижки (вентиля), проводить без особых усилий затяжку сальника компенсатора до момента прекращения течи, смазывать движущуюся часть стакана компенсатора маслом с графитом, проверять состояние дренажных и воздушных кранов и вентилей, спускать воздух из сети, следить за состоянием контрольно-измерительных приборов (манометры, термометры и др.), продувать через трехходовые краны штуцеры для манометров, следить за уровнем масла в гильзах для термометров.
Контроль за внутренней коррозией теплопроводов осуществляется путем анализа сетевой и подпиточной воды.
При эксплуатации тепловых сетей необходимо периодически проводить проверку работы компенсаторов и определять гидравлические потери в теплопроводах.
Компенсаторы проверяются при нагревании и при охлаждении трубопроводов путем сопоставления фактического их перемещения с проектным (расчетным). Фактические перемещения замеряются по специально сделанным точкам на компенсаторах и неподвижных частях камеры, колодца, коллектора, где установлен компенсатор.
Замер производится при полном прогреве и охлаждении трубопровода и установившейся температуре теплоносителя 1 раз в 3—4 года.
Гидравлические потери в теплопроводах тепловых сетей определяются путем измерения давления в начале и в конце испытываемого теплопровода в течение 1 ч. Замеры рекомендуется производить каждые 5 мин в узлах, колодцах, поворотах, при изменении диаметра теплопровода, но не менее как при трех режимах по расходу теплоносителя: первый максимально возможный, второй — 75%, третий — 50% от первого режима. Во время измерений гидравлические режимы должны быть неизменными.
На испытываемом участке трубопроводов все секционирующие задвижки должны быть открыты, а задвижки на ответвлениях от этого участка — закрыты. На каждом пункте наблюдения замеряются расход теплоносителя, температура и давление.
Гидравлические потери теплопроводов определяются 1 раз в 3—4 года и внеочередно при подозрении на засоры в сети теплопроводов. Сопоставление данных гидравлических потерь при испытании с расчетными даст возможность определить засоры в теплопроводах. При эксплуатации теплопроводов неизбежны отдельные повреждения их элементов.
После ликвидации повреждения производится детальный анализ его с выяснением причин возникновения и необходимых мероприятий для предупреждения подобных повреждений в дальнейшем.
В организации, эксплуатирующей тепловые сети, должна храниться следующая техническая документация:
- план тепловой сети (масштабный) с отображением соседних подземных коммуникаций в зоне не менее 15 м от теплотрассы;
- оперативная и эксплуатационная (расчетная) схемы с нумерацией всех присоединенных к сети систем теплопотребления. Арматура на подающем трубопроводе обозначается нечетным номером, а соответствующая ей на обратном трубопроводе – следующим за ним четным номером;
- профили теплотрасс по каждой магистрали с нанесением линии статического давления;
- перечень газоопасных камер и проходных каналов. Камеры должны иметь специальные знаки, окраску люков и содержаться под надежным 
запором. Надзор за камерами осуществляется в соответствии с правилами безопасности в газовом хозяйстве.
В процессе эксплуатации все тепловые сети должны подвергаться испытаниям на прочность и плотность не позднее, чем через две недели после окончания отопительного периода. При испытаниях испытуемый участок трубопровода отключается от действующих сетей, заполняется водой (температурой от 5 до 40 0С) с выпуском воздуха и в нем плавно повышается давление. Минимальная величина пробного давления в верхней точке трубопровода должна составлять 1,25 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа (2 кгс/см2). Пробное давление выдерживается не менее 10 мин, а затем снижается до рабочего. Осмотр трубопровода проводится только при рабочем давлении. Результаты испытаний заносятся в паспорт тепловой сети.
 |
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Характеристика микрорайона.
В данном дипломном проекте рассматривается система теплоснабжения жилого квартала, в котором имеются жилые дома и детский сад. Все здания микрорайона были построены до 1985 года.
Система теплоснабжения является централизованной, т.е. все здания обслуживаются одним источником тепла – котельной «Южная». Между потребителями теплота распределяется с помощью тепловой камеры. Тепловая сеть двухтрубная, состоящая из подающего и обратного теплопровода. Теплоноситель- вода. Температура теплоносителя в подающем трубопроводе Т1=950 С, в обратном Т2 =700 С. По способу приготовления воды для горячего водоснабжения тепловая сеть является открытой. Трубопроводы используются стальные, прокладка теплопровода - подземная в непроходном канале.
3.2 Определение тепловых нагрузок на отопление
α = 0,06 (табличные данные, зависит от 
)
V- по исходным данным здания
q0 - по таблице (в зависимости от объема здания и года постройки)
- по СНиП = -36°
- считать по формуле
= 
ОБ-1
q0 = 0,31 м/с
L = 27 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн= 18 °С
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V =18100м3 h=27м
Kn= 
ОБ-2
q0 =0,35 м/с
L =15 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн = 18°C
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V=10500м3 h=15 м
Kn= 
ОБ-3
q0 =0,35 м/с
L =6 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн = 22°C
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V=12300м3, h=6 м
Kn=
ОБ-4
q0 =0,35 м/с
L =15 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн = 18°C
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V=9950м3 h=15 м
Kn=
ОБ-5
q0 =0,38 м/с
L =15 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн= 18°C
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V=10200м3, h=15 м
Kn= 
ОБ-6
q0 =0,35 м/с
L =15 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн= 18°C
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V=11100м3 h=15 м
Kn=
ОБ-7
q0 =0,35 м/с
L =15 м - свободная высота здания (м)
tнб= - 36 °С tвн = 18°C
W= 3,7 м/с (скорость ветра по техническому проекту)
Кп - в зависимости от климатического района и высоты здания (этажности)
V=10850м3 h=15 м
Kn=
3.3 Максимальный расход теплоты за сутки максимального водопотребления, кВт, определяется для каждого объекта по формуле и результаты заносим в таблицу № 1
ОБ-1
ОБ-2
ОБ-3
ОБ-4
ОБ-5
ОБ-6
ОБ-7
Таблица 1
Расход теплоты на отопление потребителей
| Объект tв t β Q, Вт | Наименование | qо, Вт/ м3К | V, м3 | α | tвнр | tнро | Qо.р Гкал/ч |
| ОБ-1 | (9 этажей. 8 подъездов) | 0,31 | 0,06 | -36 | 0,018 | ||
| ОБ-2 | (5 этажей. 4 подъездов) | 0,35 | 0,06 | -36 | 0,012 | ||
| ОБ-3 | (2 этажа. 2 входа (детский сад)) | 0,35 | 0,06 | -36 | 0,015 | ||
| ОБ-4 | (5 этажей. 4 подъездов) | 0,35 | 0,06 | -36 | 0,012 | ||
| ОБ-5 | (5 этажей. 4 подъездов) | 0,38 | 0,06 | -36 | 0,013 | ||
| ОБ-6 | (5 этажей. 4 подъездов) | 0,35 | 0,06 | -36 | 0,013 | ||
| ОБ-7 | (5 этажей. 6 подъездов) | 0,35 | 0,06 | -36 | 0,012 | ||
| ИТОГО: | 0,095 |
3.4 Определение расхода теплоты на горячее водоснабжение
Среднесуточный расход теплоты на бытовое горячее водоснабжение
для жилых и общественных зданий определяется по формуле:
Qгвс ср.сут. = [ gср.сут. * m * с *(tг – tх.)] / (nс *3600)*0,00086, кВт (2)
где
gсрсут.- среднесуточная норма расхода горячей воды на одного потребителя при температуре 550 С, л/сут, принимается по прилож. 3а
m – число потребителей
С = 4,19 кДж/кг К -теплоемкость воды
tг = +550 С – температура горячей воды.
tх л = +150С
tх.з.= +50 С
n с – расчетная длительность подачи тепла на ГВС, ч/сут
Для жилых домов и общественных зданий:
nс =24 ч/сут
Для промышленных зданий и предприятий:
nс- принимают равным фактической среднесуточной длительности подачи теплоты на ГВС= 12 ч
Среднесуточный расход теплоты на бытовое ГВС в зимний период для жилых и общественных зданий определяем по формуле:
Qгвс зср.сут. = [gср.сут. m *с *(tг – tх.з)] / (nс *3600) *0,00086, Гкал/ч (3)
где
tх.з.= +50 С
ОБ-1
Qгвс зср.сут. =[107* 648 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,144 Гкал/ч
ОБ-2
Qгвс зср.сут. =[107* 180 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,040 Гкал/ч
ОБ-3
Qгвс зср.сут. =[25* 150 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,007 Гкал/ч
ОБ-4
Qгвс зср.сут. =[107* 180 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,040 Гкал/ч
ОБ-5
Qгвс зср.сут. =[107* 180 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,040 Гкал/ч
ОБ-6
Qгвс зср.сут. =[107* 180 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,040Гкал/ч
ОБ-7
Qгвс зср.сут. =[107* 270 *4.19 *(55 – 5)] / (24 *3600)*0,00086=0,060 Гкал/ч
Среднесуточный расход теплоты на бытовое ГВС в летний период для жилых и общественных зданий определяем по формуле:
Qгвс лср.сут. = [gср.сут. *m *с *(tг – tх.л)] / (nс *3600)*0,00086, Гкал/ч (4)
где
tх.л.= + 150 С
ОБ-1
Qгвс лср.сут. = [107 *648 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,115 Гкал/ч
ОБ-2
Qгвс лср.сут. = [107 *180 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,032 Гкал/ч
ОБ-3
Qгвс лср.сут. = [25 * 150 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,006 Гкал/ч
ОБ-4
Qгвс лср.сут. = [107 *180 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,032 Гкал/ч
ОБ-5
Qгвс лср.сут. = [107 *180 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,032 Гкал/ч
ОБ-6
Qгвс лср.сут. = [107 *180 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,032 Гкал/ч
ОБ-7
Qгвс лср.сут. = [107 *270 *4.19 *(55 – 15)] / (24 *3600)*0,00086=0,048 Гкал/ч
Для остальных объектов расход теплоты в летний период находим аналогично.
Находим суммарный среднесуточный расход теплоты на горячее водоснабжение для каждого объекта:
∑Qгвсср.сут.= Qгвс.з.ср.сут. + Qгвс.л.ср.сут., Гкал/ч, (5)
ОБ-1
∑Qгвсср.сут.= 0,144 + 0,115 =0,259 Гкал/ч
ОБ-2
∑Qгвсср.сут.= 0,040 + 0,032 =0,072 Гкал/ч
ОБ-3
∑Qгвсср.сут.= 0,007 + 0,006 =0,013 Гкал/ч
ОБ-4
∑Qгвсср.сут.= 0,040 + 0,032 =0,072 Гкал/ч
ОБ-5
∑Qгвсср.сут.= 0,040 + 0,032 =0,072 Гкал/ч
ОБ-6
∑Qгвсср.сут.= 0,040 + 0,032 =0,072 Гкал/ч
ОБ-7
∑Qгвсср.сут.= 0,060 + 0,048 =0,108 Гкал/ч 
Результаты заносим в таблицу 2.
Таблица 2
Среднесуточный расход теплоты на бытовое горячее водоснабжение
| Наименов.объекта | Qгвс.зср.сут, Гкал/ч | Qгвс.лср.сут., Гкал/ч | ∑Qгвс.ср.сут. Гкал/ч |
| ОБ-1 | 0,144 | 0,115 | 0,259 |
| ОБ-2 | 0,040 | 0,032 | 0,072 |
| ОБ-3 | 0,007 | 0,006 | 0,013 |
| ОБ-4 | 0,040 | 0,032 | 0,072 |
| ОБ-5 | 0,040 | 0,032 | 0,072 |
| ОБ-6 | 0,040 | 0,032 | 0,072 |
| ОБ-7 | 0,060 | 0,048 | 0,108 |
| Итого: |
3.5 Определение расхода теплоты на вентиляцию
Вентиляция предназначена для поддержания внутри помещения определённого состава воздуха,который регламентируется СНиП. Количество теплоты необходимое для нагревания холодного воздуха до расчётной температуры внутри помещения tн.р.в. называется расходом теплоты на вентиляцию.
Расход теплоты на вентиляцию можно определить по формуле:
Qвр.=V*qв* (tвнр- tн.р.в.) * 10-3*0,00086, Гкал/ч (7)
Определяем расход теплоты на вентиляцию для общественных зданий:
qв- удельный расход теплоты на вентиляцию, Вт/м3 К.
ОБ-3
Qвр.= 12300*0,1* (22- (-20,6)) *10-3*0,00086=0,045, Гкал/ч
 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО РАСХОДА ТЕПЛОТЫ
Находим общий расход тепла:
Qобщ.р=Qо.р.+∑Qгвсср.сут...+Qвр., (8)
ОБ-1
Qобщ.р = 0,018 + 0,259 =0,277 кВт
ОБ-2
Qобщ.р = 0,012 + 0,072 =0,084 кВт
ОБ-3
Qобщ.р = 0,015 + 0,013 + 0,045=0,073 кВт
ОБ-4
Qобщ.р = 0,012 + 0,072 =0,084 кВт
ОБ-5
Qобщ.р = 0,013 + 0,072 =0,085 кВт
ОБ-6
Qобщ.р = 0,013 + 0,072 =0,085 кВт
ОБ-7
Qобщ.р = 0,012 + 0,108 =0,12 кВт
и т.д.
Результаты расчетов сводим в таблицу 3:
Таблица 3
Общий расход теплоты
| Объект | Qо.р, Гкал/ч | ∑Qгвсср.сут., Гкал/ч (табл.2) | Qв.р, кВт | Суммарн. расход тепла: Qобщ р., кВт |
| ОБ-1 | 0,018 | 0,259 | 0,277 | |
| ОБ-2 | 0,012 | 0,072 | 0,084 | |
| ОБ-3 | 0,015 | 0,013 | 0,045 | 0,073 |
| ОБ-4 | 0,012 | 0,072 | 0.084 | |
| ОБ-5 | 0,013 | 0,072 | 0,085 | |
| ОБ-6 | 0,013 | 0,072 | 0,085 | |
| ОБ-7 | 0,012 | 0,108 | 0,12 | |
| ИТОГО: | 0,808 |