Проектування газифікованої котельні для теплопостачання адміністративного приміщення

= 70 ^оС.

 

3.3 Розрахунок теплової схеми котельні

 

3.3.1 Коефіцієнт  зниження витрати теплоти на опалення залежно від температури зовнішнього повітря, :

                                                  ;                                                  (3.1)

3.3.2 Сумарний відпуск теплоти на опалення, МВт:

      ;                                                  (3.2)

.

3.3.3 Сумарний відпуск теплоти на ГВП, МВт:

- у зимовий період:

;                                                     (3.3)

;

- у літній період:

.

3.3.4 Температура мережевої води на виході з котельні за температурним графіком, °С:

;                                       (3.4)

.

3.3.5 Температура  поворотної мережевої води на вході к котельну, за температурним графіком, °С:

;                                                  (3.5)

.

3.3.6 Розрахункова витрата мережевої води на опалення, кг/с:

;                                                 (3.6)

.

3.3.7 Витрата води на ГВП для споживачів, кг/с:

;                                               (3.7)

- у зимній період:

;

- у літній період:

.

3.3.8 Витрата води для підживлення на заповнення витікань у тепловій мережі, (постійно для режимів І-IV), :

                                                  (3.8)

3.3.9 Розрахункова витрата мережевої води на виході з котельної, :

                                                                                                        (3.9)

.

3.3.10 Витрата поворотної мереженої води на вході в котельну, :

,                                            (3.10)

3.3.11 Витрата сирої води, що надходить на хімічну очистку, :

                                                 (3.11)

3.3.12 Сумарний відпуск теплоти водогрійними котлами, МВт:

                                            ,                                            (3.12)

.

3.3.13 Потрібна кількість працюючих водогрійних котлів, шт.:

                                              ,                                                 (3.13)

                         

3.3.14 Завантаження водогрійних котлів, %:

,                                        (3.14)

.

Приймаємо 2 водогрійних котла Vitogas 050 фірми Viessmann потужністю кожний, які працюють на систему опалення.

 

3.3.15 Кількість відключених водогрійних котлів:

_{(режим I)} ,                                          (3.15)

3.3.16 Витрати води, що пропускається через один водогрійний котел визначається за паспортною характеристикою котла [2]:

3.3.17 Витрата води, що пропускається крізь всі водогрійні котли, кг/с:

                                                                                            (3.16)

3.3.18 Температура мережної води на вході у водогрійні котли, °С:

3.3.19 Температура мережної води на виході з водогрійних котлів, °С:

                                                       (3.17)

3.3.20 Витрата води на рециркуляцію, кг/с:

                    (3.18)

.

3.3.21 Витрата води крізь регульований перепуск, кг/с:

                                                          (3.19)

.

3.3.22 Дійсна витрата води на виході з котельні, кг/с:

                                                        (3.20)

3.3.23 Неузгодженість балансу, %:

                       (3.21)

 

Таблиця 3.1 – Результати розрахунків  теплової схеми котельні

Найменування величини	Розрахункові режими
	І	ІІ	ІІІ	IV	V
1. Коефіцієнт зниження витрат  теплоти на опалення залежно  від температури зовнішнього  повітря -	1	0,617	0,502	0,354	-
2. Сумарний відпуск теплоти на  опалення, кВт -	101,21	62,45	50,81	35,83	-
3. Сумарний відпуск теплоти на  ГВП, кВт          - зимовий  період -          - літній  період -	34,18 -	34,18 -	34,18 -	34,18 -	- 21,88
4. Температура мереженої води  на виході з котельні за  температурним графіком, 0С -	95	69,54	61,44	70	70
5. Температура поворотної мережевої  води після опалення, 0С -	70	54,12	48,89	61,15	43
6. Розрахункова витрата мережевої води на опалення, кг/с -	0,967	0,967	0,967	0,967	-
7. Витрата води на ГВП для  споживачів, кг/с -	0,148	0,148	0,148	0,148	0,116
8. Витрата води для підживлення  на заповнення витікань у тепловій мережі (постійно для режимів І-IV), кг/с -	0,012	0,012	0,012	0,012	-
9. Розрахункова витрата мережевої  води на виході з котельної,  кг/с -	0,967	0,967	0,967	0,967	-
10. Витрата поворотної мережевої води на вході в котельню, кг/с -	0,955	0,955	0,955	0,955	-
11. Витрата сирої води, що надходить  на хімічну очистку, кг/с -	0,014	0,014	0,014	0,014	-
12. Сумарний відпуск теплоти водогрійними котлами, кВт -	135,39	96,63	84,99	70,01	21,88
13. Потрібна кількість працюючих  водогрійних котлів, компл. -	2	2	2	1	1
14. Завантаження водогрійних котлів, % -	94	67,1	59	97,2	30,4
15. Кількість відключених водогрійних  котлів, компл. -	0	0	0	1	1
16. Номінальна витрата води через  водогрійний котел, т/год -	2,5
17. Витрата води, що пропускається  крізь усі водогрійні котли, кг/с -	1,389	1,389	1,389	0,694	0,694
18. Температура мережевої води  на вході у водогрійні котли,  0С -	70
19. Температура мережевої води  на виході з водогрійних котлів, 0С -	95	86,62	84,61	94,09	77,53
20. Витрата води на рециркуляцію, кг/с -	0,422 -	- 0,679	- 0,821	- 0,186	- 0,543
21. Витрата води крізь регульований  перепуск, кг/с -	0	0,508	0,627	0,707	-
22. Дійсна витрата води на  виході з котельні, кг/с -	0,967	1,218	1,195	1,215	0,151
23. Неузгодженість балансу, % -	0	26	23,6	25,6	-
24. Дійсна витрата води на  рециркуляцію, кг/с-	0,422	0,93	1,049	0,434	0,694
25. Дійсна температура мережевої  води на вході у водогрійні  котли, 0С –	77,6	75,9	75,9	81,7	77,5

 

 

4 ВИБІР ОСНОВНОГО  ТА ДОПОМІЖНОГО ОБЛАДНАННЯ

 КОТЕЛЬНІ

 

4.1 Технічні характеристики котла

В результаті проведених розрахунків  були вибрані два котла фірми  Viessmann типа Vitogas 050 теплопродуктивністю 72 кВт кожний.

Рис. 2 - Загальний вигляд котла Vitogas 050

Низькотемпературний газовий котел Vitogas 050 вирізняється серед котлів середньої потужності своєю компактною конструкцією та невеликою вагою.

Новий, компактний котел легший за своїх попередників на 30%. Більш того, котли потужністю до 350 кВт проходять  через стандартні двері (80 см), що значно полегшує встановлення. Vitogas 050 — справжній газовий котел з низькою теплонапруженістю камери згоряння, що забезпечує нешкідливе згоряння з низьким рівнем виділення оксидів азоту.

Основні переваги:

• Низькотемпературний сталевий водогрійний котел для рідкого і газоподібного палива, 72 – 140 кВт.
• Економічний і екологічно ощадливий режим програмованої теплогенерації зі змінною температурою теплоносія. Нормативний ККД (з врахуванням середньодобового температурного цикла): 93%.
• Легкість і зручність монтажу. Поставка в цільному виконанні або у вигляді окремих сегментів.
• Придатний для роботи зі змінною температурою теплоносія.
• Двоступінчатий атмосферний пальник попереднього змішування для роботи на природному та зрідженому газі.
• Повна автоматизація усіх процесів.
• Висока експлуатаційна надійність і довгий строк служби за рахунок використання спеціальних сортів сірого чавуна з графітом та низькою теплонапруженістю котлового блоку.
• Висока надійність запалювання і м’яке, безшумне горіння завдяки системі запалюванн періодичної дії.

На рис. 3 можна побачити розріз котла Vitogas 050.

 

Рис. 3 - Розріз котла Vitogas 050

A – Високоефективна теплоізоляція

B – Теплообмінні поверхні зі спеціального сірого чавуна

C – Стержньовий пальник з нержавіючої сталі з частковим попереднім зміщуванням

D - Колектор цифрового програмного управління котловим контуром Vіtotronіc

Рис. 4 - Характеристики котла Vitogas 050

Е – Випускний клапан і мембранна розширювальна ємність

GA – Підключення газу

KR – Зворотня магістраль котла

KV – Подаюча магістраль котла

SSI – Відбивач відходячих у димову трубу газів

Таблиця 4.1 – Технічні характеристики теплогенератора Vitogas 050

Найменування показника	Значення
1. Номінальна теплова потужність, кВт	72
2. Коефіцієнт корисної дії, %, не нижче: - за нижчою теплотворною здатністю, Qнр; - за вищою теплотворною здатністю Qвр;	93 91
3. Максимальна температура води на виході, °С	110
4. Температура зворотної води, °С, (не нижче)	45
5. Температура  димових газів, що видаляються, °С  (не вище)	124
6. Тиск газу перед пальником, кПа, (не вище)	20
7. Параметри вживаної потужності при максимальному навантаженні, м3/год	8,29
8. Діапазон регулювання теплопродуктивності, кВт	72÷140
9. Коефіцієнт надлишку повітря, у межах	1,1¸1,2
10. Тиск у теплогенераторі, Па	атмосфе-рний
11. Температура   поверхонь, що огорожують,°С	40
12. Маса теплогенератора в неробочому стані, кг	388
13. Місткість теплогенератора по воді в робочому стані, м3	0,376
14. Аеродинамічний опір теплогенератора, Па	150

 

Теплогенератори обладнані сучасною автоматикою, що дозволяє регулювати температуру в  магістралі, що подає, у залежності від температури зовнішнього повітря, забезпечувати підготовку гарячої води для цілей водопостачання, керувати насосами системи, що регулює і запірною арматурою.

Гідравлічні характеристики котла по руху води представлено на рис. 6

Рис. 5 - Гідравлічні характеристики котла

 

4.2 Вибір насосного обладнання

 

У котельні в залежності від призначення використані  наступні види насосів: мережні, рециркуляційні та для подачі води на ГВП. Вибираємо насоси в залежності від необхідної подачі і необхідного напору.

 

4.2.1 Мережні насоси

Мережні насоси використовуються для  забезпечення циркуляції води в теплових мережах. Їхню подачу визначаю за максимальною витратою мережної води, отриманою при розрахунку теплової схеми, , м³/год:

,     (4.1)

де r - відповідна щільність  води, що перекачується, кг/м³.

- насос контуру системи опалення блоку А (при ):

 м³/год.

- насос контуру «теплої підлоги» блоку А (при ):

 м³/год.

- насос контуру системи опалення блоку Б (при ):

 м³/год.

- насос контуру «теплої підлоги» блоку Б (при ):

 м³/год.

- насос  гріючого контуру бойлеру ГВП (при ):

 м³/год.

Відповідно до правил Держміськтехнадзору, у котельні повинне бути встановлено не менш двох мережних насосів. Сумарна подача обраних насосів повинна бути такою, щоб, при виході з ладу кожного з них, ті, що залишилися, забезпечили подачу витрати мережної води. З огляду на рекомендації, вибираємо насоси:

- контур системи опалення блоку А: насос типу Wilo Star  – RS – 25/7

Характеристики насоса:

- подача 2,2 м³/год;

- напор 5,1 м. вод. ст.;

- потужність електродвигуна 0,2 кВт;

- частота обертання електродвигуна 2800 хв^-1.

 

 

Рис. 6 - Загальний вигляд насосу WILO STAR- RS- 25/7

- контур «тепла підлога» блоку А: насос типу Wilo Star – RS – 25/6

Характеристики насоса:

- подача 0,9 м³/год;

- напор 4,8 м. вод. ст.;

- потужність електродвигуна 0,1 кВт;

- частота обертання електродвигуна 2800 хв^-1.

- контур системи опалення блоку Б: насос типу Wilo Star  – RS – 25/6

Характеристики насоса:

- подача 0,5 м³/год;

- напор 5 м. вод. ст.;

- потужність електродвигуна 0,1 кВт;

- частота обертання електродвигуна 2800 хв^-1.

- контур «тепла підлога» блоку Б: насос типу Wilo Star  – RS – 25/6

Характеристики насоса:

- подача 1,1 м³/год;

- напор 4,1 м. вод. ст.;

- потужність електродвигуна 0,2 кВт;

- частота обертання електродвигуна 2800 хв^-1.

- гріючий контур бойлеру ГВП: насос типу Wilo Star  – RS – 25/4

Характеристики насоса: