Проектирование системы теплоснабжения жилого микрорайона, расположенного в г. Брянск

Курсовая работа

«Проектирование системы  теплоснабжения жилого микрорайона, расположенного в г. Брянск»

Введение

Целью данного проекта является проектирование системы теплоснабжения жилого микрорайона, расположенного в  городе Брянск.

Для достижения поставленной цели решению  подлежат следующие задачи:

1. Определить необходимые расходы  тепла административных и общественных  зданий, дома на отопление, вентиляцию, хозяйственно-бытовое и горячее  водоснабжение.

2. Определить годовой расход  тепла всех зданий микрорайона.

3. Рассмотреть вопрос регулирования  тепловых нагрузок для обеспечения  комфортных условий нахождения  людей в административных зданиях.  Регулирование повышает качество  теплоснабжения, а также сокращает  перерасход тепловой энергии  и топлива.

4. Выполнить гидравлический расчет  тепловых сетей, определив диаметры  трубопроводов, падение давления (напора) по длине трубопровода, давление (напоры) в различных точках сети.

5. Произвести тепловой расчет  сетей с целью определения  потери тепла через теплоизоляционную  конструкцию.

6. Составить и рассчитать тепловую  схему котельной, а также произвести  выбор основного и вспомогательного  оборудования.

7. Рассчитать систему газоснабжения,  а также произвести выбор оборудования  ГРУ и ГРПШ.

1. Расчет тепловых нагрузок 

1.1 Расчет расходов тепла  детского сада

Расчет тепловых нагрузок детского сада в целях оптимизации процесса расчета выполним по укрупненным  показателям, которые представляют собой обобщённые данные о зданиях  различного назначения, полученные из многолетнего опыта их проектирования и эксплуатации.

Расчётная часовая тепловая нагрузка отопления:

.

Средняя тепловая нагрузка отопления:

,

- поправочный коэффициент, учитывающий  отличие расчётной температуры  наружного воздуха для проектирования  системы отопления в местности,  где расположено рассматриваемое  здание, от -30, при которой определено  значение ; ;

- объём здания по наружному  обмеру, , ;

- удельная отопительная характеристика  здания, ;

- средняя температура воздуха  за отопительный период, ;

- расчётный коэффициент инфильтрации, обусловленной тепловым и ветровым  напором, т.е. соотношение тепловых  потерь зданием с инфильтрацией  и теплопередачей через наружные  ограждения при температуре наружного  воздуха, расчётной для проектирования  отопления. 

Расчётный коэффициент инфильтрации:

,

где - ускорение свободного падения, ;

- свободная высота здания, м; ;

- расчётная для данной местности  скорость ветра в отопительный  период; .

Расчётная нагрузка приточной вентиляции:

,

- удельная вентиляционная характеристика  здания,

Средняя часовая нагрузка горячего водоснабжения потребителя:

где - норма затрат воды на горячее  водоснабжение абонента, , ;

- число жителей потребителей  горячей воды, чел.;

- температура холодной водопроводной  воды в отопительный период, , .

1.2 Расчет тепловых нагрузок  жилого микрорайона

Расчет тепловых нагрузок остальных  зданий жилого микрорайона производим так же по укрупненным показателям.

Результаты вычислений тепловых нагрузок представлены в табл. 1.

Таблица 1. Тепловая нагрузка зданий

Наименование постройки	Результаты расчёта тепловой нагрузки
Дом №1	8250	130,81	-	188,27	319,08
Дом №2	12343	130,81	-	283,18	413,99
Дом №3	8250	130,81	-	188,27	319,08
Дом №4	12343	130,81	-	283,18	413,99
Дом №5	23459	261,62	-	534,72	796,34
Дом №6	8250	130,81	-	188,27	319,08
Детский сад	6089	65,41	34,96	126,02	226,39
Поликлиника	15264	305,23	219,12	285,64	809,99
Итого	-	1286,31	254,08	2077,55	3617,94

В результате выполненных расчетов можно сделать вывод о том, что наибольшая нагрузка - отопление, составляет 57% от суммарной тепловой нагрузки комплекса зданий.

1.3 Годовые расходы тепла

Годовой расход тепла на отопление:

Дежурное отопление зданий отсутствует, следовательно, годовой расход тепла  на отопление равен:

Годовой расход тепла на вентиляцию:

Годовой расход тепла на горячее  водоснабжение:

2. Регулирование тепловых  нагрузок

Количество тепла, отпускаемое  источником теплоснабжения, регулируется в зависимости от температуры  наружного воздуха. Основное применение в водяных системах теплоснабжения находит центральное качественное регулирование.

2.1 Исходные данные

1. Тип системы отопления: водяное  отопление и калориферы вентиляции

2. Расчетная температура воды  в падающей магистрали -

3. Расчетная температура воды  в обратной магистрали -

4. Расчетная температура наружного  воздуха -

5. Расчетная температура воздуха  в помещении -

2.2 Расчетные зависимости

Для всех зданий жилого микрорайона  значение, поэтому для расчета  температурных графиков в данном случае используются формулы центрального качественного регулирования, когда  к тепловой сети подключены водяные  системы отопления без снижения температурного потенциала. Для качественного  регулирования получены зависимости  температурных графиков (зависимость  температур прямой и обратной воды от относительной нагрузки отопления):

где, - относительная отопительная нагрузка;

- расчетная температура наружного  воздуха, ⁰С;

- средний температурный напор  в отопительном приборе;

- расчетный перепад температур  в системе отопления.

Температура сетевой воды за вентиляционными  калориферами определяется по формуле:

Уравнение решается последовательным приближением по .

Результаты вычислений сводим в  табл. 2.

Таблица 2. Результаты расчета параметров теплоснабжения

	, ОС	, ОС	, ОС
-26	95	70	70
-25	93,63	69,18	68,92
-24	92,27	68,35	67,83
-23	90,90	67,53	66,74
-22	89,52	66,69	65,65
-21	88,14	65,86	64,57
-20	86,75	65,01	63,48
-19	85,36	64,16	62,38
-18	83,96	63,31	61,29
-17	82,56	62,45	60,2
-16	81,15	61,58	59,1
-15	79,73	60,71	58
-14	78,31	59,83	56,9
-13	76,88	58,94	55,8
-12	75,44	58,05	54,7
-11	74,00	57,15	53,6
-10	72,55	56,24	52,5
-9	71,09	55,33	51,39
-8	69,62	54,40	50,28
-7	68,14	53,47	49,17
-6	66,66	52,53	48,06
-5	65,16	51,57	46,95
-4	63,66	50,61	45,83
-3	62,14	49,64	44,73
-2	60,62	48,66	43,61
-1	59,08	47,67	42,49
0	57,53	46,66	41,38
1	55,97	45,64	40,26
2	54,39	44,61	39,13
3	52,80	43,56	38,02
4	51,19	42,50	36,9
5	49,57	41,42	35,77
6	47,93	40,32	34,65
7	46,27	39,20	33,52
8	44,59	38,07	32,41
9	42,88	36,90	31,28
10	41,15	35,71	30,16
11	39,39	34,50	29,05
12	37,59	33,24	27,92
13	35,76	31,95	26,82
14	33,88	30,62	25,72
15	31,94	29,23	24,62
16	29,94	27,77	23,51
17	27,85	26,22	22,48
18	25,63	24,543	21,46
19	23,19	22,65	20,52
20	20	20	20

3. Расчет тепловых сетей

3.1 Гидравлический расчет  тепловых сетей

Тепловые сети предназначены для  передачи тепла от источника теплоты (ИТ) потребителям (абонентам) и включают в себя теплопроводы, т.е. соединенные сваркой стальные трубы, тепловую изоляцию, запорную и регулировочную арматуру, компенсаторы тепловых удлинений, дренажные и воздухоспускные устройства, подвижные и неподвижные опоры, камеры обслуживания и строительные конструкции.

Гидравлический расчет - один из важнейших  разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей. В итоге гидравлического  расчета определяются: диаметры трубопроводов, падение давления (напора) по длине  трубопровода, давления (напоры) в различных  точках сети; производится увязка всех точек системы сеть - потребитель  с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров  в сети и абонентских системах.

Исходными данными для расчета  являются:

- схема тепловой сети, которая  определяется размещением ИТ по отношению к потребителям, характером теплового потребления и видом теплоносителя. Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе схемы тепловой сети - это надежность и экономичность. При выборе тепловой сети следует, как правило, стремиться к получению наиболее простых решений и наименьшей длины трубопроводов;

- длины участков трубопровода;

- расходы воды у потребителей.

Гидравлический расчет сети выполняется  на максимальный расход сетевой воды.

Так, при параллельном подключении  к водяной тепловой сети систем водяного отопления и вентиляции и центральном  качественном регулировании по отопительной нагрузке, максимальный расход в сети G кг/с, будет при температуре наружного  воздуха, равной расчетной температуре  для вентиляции t_но (из графиков регулирования) и определяется как:

,

где , - расчетные нагрузки отопления и вентиляции для рассматриваемого объекта (потребителя), кВт;

- расчетный перепад температур  по сетевой воде для систем  отопления (из графиков регулирования), ⁰С;

- теплоемкость воды, кДж/кг⁰С.

Гидравлический расчет системы отопления и вентиляции

Таблица 3. Расходы теплоносителя  на отопление и вентиляцию

Наименование постройки	Расход теплоносителя
	кг/c	т/ч
Дом №1	1,799	6,476
Дом №2	2,705	9,738
Дом №3	1,799	6,476
Дом №4	2,705	9,738
Дом №5	5,108	18,388
Дом №6	1,799	6,476
Детский сад	1,538	5,536
Поликлиника	4,822	17,359

Допускается принимать для водяных  тепловых сетей от источника теплоты  до наиболее удаленного потребителя  R_л =80 - 100 Па/м. Затем выбирается расчетная магистраль, т.е. направления от источника тепла до одного из абонентов, характеризующееся наименьшим удельным падением давления. Если падение давления между ИТ и любым потребителем одно и тоже (одинаковые располагаемые напоры на абонентских вводах), то расчетной магистралью является линия, соединяющая станцию с наиболее удаленным потребителем.

Расчетная магистраль разбивается  на участки. Расчетным участком называют отрезок трубопровода между двумя  ответвлениями; на расчетном участке  расход теплоносителя и диаметр  участка неизменны. Считаются участки магистрали (расчет можно начинать как с начального, так и с конечного участка расчетной магистрали, принимая в первом приближении удельное падение давления на участке, равным таковому для всей магистрали), а затем ответвления.

Расчет выполняется в два  этапа - предварительный и проверочный. В предварительном расчете по известному или принимаемому R_л и заданному расходу (расходы в ответвлениях известны, т.к. определяются нагрузками потребителей) определяется диаметр участка магистрали.

В проверочном расчете подбирается  ближайший стандартный диаметр  трубопровода и уточняется R_л, определяется и .

Расчет главной  магистрали рассмотрим на примере участка  Ж-7.

Длина участка Ж-7 L=46 м; расход воды G=4,822 кг/с.

Предварительная оценка диаметра участка  выполняется по формуле:

,

где R_л=100 Па/м предварительно принимаем на основе рекомендаций.

Ближайший стандартный внутренний диаметр d^гост=100 мм.

Действительное удельной падение  давления (на единицу длины трубопровода) определяется по формуле:

.

Определение эквивалентной длины  местных сопротивлений по формуле:

;

На участке находится задвижка, вентиль и тройник:

.

Падение давления на участке:

.

Расчет ответвлений  магистрали рассмотрим на примере участка  Ж-8.

Длина ответвления Ж-8 L=10 м; расход воды G=1,799 кг/с.

Падение давления на ответвлении:

.

Удельное падение давления:

,

где а =l_э / l=0,5 (предварительно оценивается).

Диаметр ответвления:

Ближайший стандартный внутренний диаметр d^гост=51 мм.

Действительное удельное падение  давления:

.

Эквивалентная длина местных сопротивлений  ответвления:

.

Уточнение падения давления на ответвлении:

.

Аналогичным образом рассчитываются остальные участки магистрали и  ответвлений.

Результаты расчета приведены  в табл. 4.

На основании данных расчетов строим пьезометрический график (рис. 4).