Технология строительства теплотрассы

Теплоснабжение является крупной отраслью народного хозяйства, одной из основных систем энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около 1/3 всех используемых в стране энергетических ресурсов.

Основными направлениями совершенствования этой подсистемы является централизованное теплоснабжение. В начале XX века в связи с серийным производством электродвигателей получает развитие центральное водяное теплоснабжение.

Централизованное теплоснабжение базируется на использовании крупных районных котельных характеризующихся большим КПД, чем мелкие отопительные установки.

При децентрализованном теплоснабжении мелкие отопительные установки, являющиеся источником загрязнения воздушного бассейна, ликвидируются, вместо них используются крупные источники тепла, газовые выбросы которых содержат минимальные концентрации токсичных веществ. Таким образом, централизованное теплоснабжение способствует решению крупной задачи современности – охраны окружающей среды.

Развитие промышленности и широкое жилищно-коммунальное строительство вызывает непрерывный рост тепловой нагрузки, одновременно идет процесс концентрации этой нагрузки в крупных городах, что создаёт базу для дальнейшего развития. Перспективы развития централизованного теплоснабжения определяют большие задачи совершенствования и повышения эффективности строительства и эксплуатации источников, систем транспорта и потребления тепла.

В данной дипломной работе разработан проект теплоснабжения распределительного складского комплекса Томилина.

Расчетная температура для проектирования для Люберецкого района г.Москвы t_пр=-28˚С.

Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника теплоты, тепловой сети и местных потребителей. Источником теплоснабжения служит районная котельная.

В качестве теплоносителя используем горячую воду, которая от Энергоблока подаётся по двухтрубной системе в ИТП зданий складов и ИТП Административно-Бытового корпуса. Горячая вода поступает к потребителю по подающему трубопроводу, отдаёт тепло в теплообменниках и после охлаждения возвращается по обратному трубопроводу к источнику тепла. Таким образом, теплоноситель непрерывно циркулирует между источником теплоты и потребителями. Циркуляцию обеспечивает насосная подстанция источника теплоты.

Теплопроводы прокладывают в подземных непроходных каналах, бесканальным способом под газонами и надземно на низких и высоких опорах. Для сокращения теплопотерь при движении теплоносителя по трубопроводам применяем теплоизоляцию из минераловатных матов, применяются стальные трубы в ППУ изоляции.

Систему теплоснабжения автоматизируют, а количество подаваемого тепла регулируем в соответствии с требованием потребителей. Наибольшее количество тепла расходуется на отопление зданий. Отопительная нагрузка меняется с изменением наружной температуры. Добиваться высокого качества теплоснабжения, применяя только центральное регулирование не удается, поэтому на тепловых пунктах применяют дополнительное автоматическое регулирование.

Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здании для их отопления и вентиляции. Расход воды на горячее водоснабжение непрерывно изменяется, и для поддержания устойчивого теплоснабжения гидравлический режим тепловых сетей автоматически регулируем, а температуру горячей воды поддерживаем постоянной.

Тепловые пункты

На территории комплекса предусматривается строительство Энергоблоке – газовой котельной.

В котельной на теплоносителе Т=130-70 С⁰ установливаются приборы учета тепловой энергии.

Теплоносителем для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения корпусов будет являться вода с параметрами Т=95-70 С ⁰.

Приготовление воды с параметрами Т=95-70 С⁰ осуществляется по независимой схеме присоединения теплообменников (фирмы "Альфа-Лаваль") к тепловым сетям.

Отвод случайных вод в котельной осуществляется в трап.

В котельной на местном щите управления предусматривается световая и звуковая сигнализация о включении резервных насосов и достижении следующих параметров:

- давления воды в подающем и обратном трубопроводах на вводе теплосети (мин.-макс.);.

- темературы воды,поступающей в систему (в тепловые сети); (мин.-макс.);

- заданного давления в обратном трубопроводе системы.

Предусмотрена возможность вывода аварийных сигналов в диспетчерскую.

Тепловые нагрузки по корпусам и видам теплопотребления см.Таблицу.

Присоединение к тепловым сетям систем отопления и вентиляции предусматривается по зависимой схеме.

Приготовление воды для системы горячего водоснабжения в складских корпусах с параметрами Т=65-5⁰С осуществляется по 2^х ступенчатой схеме присоединения теплообменников к тепловым сетям.

Приготовление воды для системы горячего водоснабжения в АБК осуществляется электроподогревом.

В ИТП устанавливаются :

- узлы учета тепловой энергии;

- пластинчатые теплообменники фирмы "Альфа-Лаваль"(кроме АБК) ;

- циркуляционно-повысительные насосы ГВС фирмы "Грундфос". (1рабочий,1резервный) (кроме АБК);

- регулирующие клапаны приняты с электроприводом ,а также прямого действия , в АБК прямого действия.

Применяемая арматура и регулирующие клапаны – отечественные и импортные.

Отвод случайных вод в ИТП кладских корпусов (кроме №39) и АБК осуществляется в трап

Отвод случайных вод в корпусе №39 осуществляется в приямок где устанавливается дренажный насос с откачкой воды в хозбытовую канализацию.

В ИТП на местном щите управления предусматривается световая и звуковая сигнализация о включении резервных насосов и достижении следующих параметров:

- давления воды в подающем и обратном трубопроводах на вводе теплосети (мин.-макс.);.

- темературы воды,поступающей в систему ГВС и отопления (мин.-макс.);

- заданного давления в обратном трубопроводе системы.

Раздел 1

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

1. Теплоснабжение

1.1 Расчет тепловых нагрузок

Определение часовых и годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение проводится для зданий складов в соответствии с климатическими данными района строительства (приложение 1).

Основные расчетные зависимости для зданий складов.

1. Определение расхода тепла на отопление

,Вт.

1,1 – коэффициент учитывающий дополнительные потери тепла в системе отопления;

- объем здания по наружному обмеру, м³.

 , (9)

Где V_общ – удельный объем общественных зданий, отнесенный к одному жителю, зависит от крупности поселений и ориентировочно составляет:

- удельный расход тепла на отопление общественных зданий,

- коэффициент, учитывающий расход теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха, который при отсутствии приточной вентиляции ; в зданиях с приточной вентиляцией .

- температурный коэффициент, учитывающий изменения требуемого термического сопротивления наружных стен в зависимости от .

 (10)

2. Расход тепла на вентиляцию

, (11)

- удельная вентиляционная характеристика общественных зданий

Расход тепла на горячее водоснабжение в общественном здании в зимний период.

, (12)

- норма расхода горячей воды для общественных зданий.

Расход тепла на горячее водоснабжение в общественном здании в летний период

 (13)

Результаты расчетов свести в таблицу.

Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями складов.

1.Годовой расход тепла на систему отопления.

,  (14)

2.Годовой расход тепла на систему вентиляции.

 (15)

Z- число часов работы системы вентиляции Z = 16

3.Годовой расход тепла на систему горячего водоснабжения.

 (16)

Суммарный годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями.

,  (17)

Построение годового графика повторяемости расходов тепла зданиями складов.

Для построения такого графика выписывают из климатологических таблиц число часов стояния различных наружных температур для географического пункта, соответствующего расположению зданий. Выписку ведут с интервалом температур 5-10⁰С, включая в интервал длительность стояния данной температуры для отопления и температур ниже ее.

Исходные данные.

Район строительства - г. Москва

Температура наружного воздуха (расчетная) для проектирования отопления -

Температура наружного воздуха (средняя отопительного периода) -

Продолжительность отопительного периода - .

Расчет произведен для одного жителя.

Расходы тепла зданиями складов.

Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями

Z- число часов работы системы вентиляции Z = 16

Построение годового графика повторяемости расходов тепла жилыми и общественными зданиями.

1.2 Построение графика качественного регулирования отпуска теплоты на отопление

Необходимое количество подаваемой теплоты зданиям определяется из условия и линейной зависимости разности температур:

.

Линейная зависимость является следствием принятия коэффициента теплопередачи через ограждения здания постоянным.

Теплота Q поступает в помещения здания через нагревательные приборы от греющего теплоносителя, температура которого и расход должны быть такими, чтобы обеспечить подачу требуемого количества. Температурный график нагревательного прибора (рис. 1) иллюстрирует процесс передачи теплоты, который описывается уравнением теплопередачи:

и уравнением баланса тепла для теплоносителя:

Баланс тепла для воздуха написать нельзя, так как

В приведенной системе уравнений заданы: .

Коэффициент теплопередачи  задан числом, если он принимается постоянным, или математической зависимостью, по которой его можно определить. Неизвестные величины:. Так как уравнений два, то надо задаваться законом изменения одного из параметров. Если , тогда осуществляется качественное регулирование, если  - количественное. Возможно качественно-количественное регулирование.

Запишем уравнения в безразмерном виде:

, .

Изменение коэффициента теплопередачи нагревательных приборов определяется экспериментально и аппроксимируется следующей математической зависимостью:

,

где  в зависимости от типа нагревательного прибора изменяется в пределах 0,25 – 0,32.

Из решения уравнения получаем:

_.

При качественном регулировании ,  поддерживают на источнике, а - температура воды на выходе из нагревательных приборов (реакция системы на процесс отопления здания).

Если на пути теплоносителя от источника тепла до системы отопления установлен трансформатор температуры для ее снижения (например, элеватор), тогда необходимо найти закон изменения температуры на входе (τ₁) в зависимости от требуемой температуры на выходе (). Для элеваторного ввода (рис.2) коэффициент смещения остается постоянным:

, тогда

;

Задано: =18, = 130, = 95, =70, = -28.

Определяем параметры для основных точек.

а) Расчетные условия для отопления:

= -28, =1, =130, =95, =70;

б) Точка излома графика температур:

, где

=64,5;

,

отсюда =0,41;

0,34=; =-0,86;

;

.

в) Конец отопительного периода:

;

==0,22

;

;

.

Рассчитываем параметры для промежуточных значений Q, равных 0,75; 0,5. Все рассчитанные параметры сводим в таблицу.

=0,5;

0,5=; =-5;

;

;

.

=0,75;

0,75=; =-16,5;

;

;

.

По полученным данным строим температурный график (см.рис. на листе ).

Температуру закрытых систем теплоснабжения не снижают ниже

1.3. Определение расхода сетевой воды, проходящей через калориферы системы вентиляции

Метод безразмерных комплексов.

Определение расхода сетевой воды G_в, проходящей через калориферы приточной системы вентиляции, и конечные температуры воды τ_гв на выходе из калориферов при заданном графике температур воды в подающем трубопроводе и графике расхода теплоты на вентиляцию. Построение графиков зависимости расхода воды G_в и конечных температур теплоносителя τ_гв от температуры наружного воздуха (расчет производится методом безразмерных параметров).

Исходные данные:

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции t^р_н = -28 ºС;

Расчетный расход воды на вентиляцию, соответствующий t^р _н = -28 ºС

Q^р _в = 6,687 МВт;

Температура приточного воздуха t_пр = 18 ºС.

Расчетный расход теплоносителя проходит через калориферы при расчетной тепловой нагрузке, т.е. при t^р _н = -28 ºС. При этом температура теплоносителя на входе в калориферы τ₁ = 130 ºС. Экономически целесообразно температуру воды на выходе из калорифера принимать равной температуре после системы отопления, т.е. τ₂ = 70 ºС. Тогда расчетный расход воды:

G^р_в = Q^р _в /с·(τ₁ –τ₂ ) = 6,687∙10⁶ /4190·(130-70) = 26,6 кг/с.

В расчетном режиме находим расчетные значения безразмерных параметров калорифера:

ε^р _х = t_пр -t^р_н /( τ₁ - t^р _н ) = (18+28)/(130+28) = 0,29

Θ^р _х = τ₁ – τ₂/( t_пр -t^р_н ) = (130-70)/(18+28) = 1,3

ω^р _х = t_пр -t^р_н /∆t_ср = (18+28)/105 = 0,438

∆t_ср = 0,5·((130+70)-(18-28)) = 105 ºС

А_к = W^n-m_х /0,5∙ω^р _х ∙(Θ^р _х )^п = 1/0,5∙0,438∙(1,3)^0,2 = 4,33.

 Параметр калорифера остается неизменным во всех режимах. Здесь W_х = G_в ∙с = 1, т.к. расход приточного воздуха – величина постоянная в течение отопительного сезона.

Уравнение, связывающее безразмерные параметры калорифера, имеет вид:

Θ_х + А_к ∙Θⁿх –(2/ εх -1) = 0.

2. Температура воды на входе в калорифер:

τ_вх = 105,6 ºС

t_н = -16,5 ºС

Новое значение параметра εх = tпр -tрн /( τ1 - tр н ) = (18+16,5)/(105,6+16,5) = 0,28.

Подставляя в уравнение новое значение параметра εх и постоянное для данного калорифера значение параметра Ак = 4,33, получим соответствующее значение параметра Θх = 1,6.

Относительный расход теплоносителя: Wв = Θрх / Θх = 1,3/1,6 = 0,81;

Расход воды через калорифер: Gв = Gрв ∙Wв = 26,6∙0,81 = 21,5 кг/с;

Температура воды на выходе из калорифера:

τ2в = τвх - Θх ∙( tпр -tн ) = 105,6-1,6∙(18+16,5) = 50,4 ºС.

3. τ_вх = 80,1; ºС, t_н = -5 ºС

ε_х = t_пр -t^р_н /( τ₁ - t^р _н ) = (18+5)/(84,4+5) = 0,27

Θ_х = 1,8

W_в = Θ^р_х / Θ_х = 1,3/1,8 = 0,72

G_в = G^р_в ∙W_в = 26,6∙0,72 = 19,21 кг/с

τ_2в = τ_вх - Θ_х ∙( t_пр -t_н ) = 80,1-1,8∙(18+5) = 38,7 ºС.

4. τ_вх = 70 ºС, t_н = -0,86 ºС

ε_х = t_пр -t^р_н /( τ₁ - t^р _н ) = (18+0,86)/(70+0,86) = 0,266

Θ_х = 1,9

W_в = Θ^р_х / Θ_х = 1,3/1,9 = 0,68

G_в = G^р_в ∙W_в = 26,6∙0,68 = 18,20 кг/с

τ_2в = τ_вх - Θ_х ∙( t_пр -t_н ) = 70-1,9∙(18+0,86) = 34,17 ºС.

5. τ_вх = 48,9 ºС, t_н = 8 ºС

ε_х = t_пр -t^р_н /( τ₁ - t^р _н ) = (18-8)/(48,9-8) = 0,24

Θ_х = 2,6

W_в = Θ^р_х / Θ_х = 1,3/2,6 = 0,5

G_в = G^р_в ∙W_в = 26,6∙0,5 = 13,3 кг/с

τ_2в = τ_вх - Θ_х ∙( t_пр -t_н ) = 48,9-2,6∙(18-8) = 22,9 ºС

1.4 График расходов сетевой воды

Расчетные р