Курсовая работа: Теплопостачання району міста

    За формулою (5.7)

  , м;

   , м.

По ГОСТ 10706-76 вибираємо труби прямого і зворотнього теплопроводів з умовним проходом 900 мм; зовнішній діаметр 920 мм; внутрішній діаметр 898 мм, додаток 5 [1].

Вибираємо непрохідний канал типу 2КСІ20-150 (рисунок 5.2.1):

а=1570 мм, б=160 мм, в=1730 мм, h=296 мм, H=1500 мм.

Еквівалентний внутрішній діаметр непрохідного каналу

  , м                                                                                                   (5.8)

де П – внутрішній периметр перерізу каналу, м (П=2×(2×а+б+Н)=9600 мм).

                              Рисунок 5.1 – Канал типу 2КСІ20-150

За формулою (5.8)

  , м.

Термічний опір каналу і грунту

  , м×К/Вт                                                (5.9)

де a – коефіцієнт тепловіддачі від повітря до внутрішньої поверхні каналу, Вт/(м2×К) (a= 8.14 Вт/(м2×К) [8]);

     lгр – коефіцієнт теплопровідності грунту, Вт/(м×К) (lгр=1.5 Вт/(м×К) [8]);

      h – глибина закладення осі теплопроводу , м (h=1.5 м).

За формулою (5.9)

   , м×К/Вт.

Температура повітря в каналі

  , оС                                                                                (5.10)

де tо – середньорічна температура навколишнього повітря (для підземних теплопроводів мілкого закладання (h/dн<2) за температуру навколишнього середовища tо приймається температура навколишнього повітря tн, tо=-18 оС)

Sq=q1+q2 – сумарні втрати тепла відповідно прямим і зворотнім трубопроводами (q1=252.88, Sq=432.68 , додаток 6 [1]) ,Вт/м.

За формулою (5.10)

   , оС.

Термічний опір прямого теплопроводу

   , (м×К)/Вт                                                                                     (5.11)

де tсер1 – середня температура теплоносія в прямому теплопроводі, оС (tсер1=110 оС).

За формулою (5.11)

  , (м×К)/Вт.

Термічний опір зворотнього теплопроводу

   , (м×К)/Вт                                                                          (5.12)

де tсер2 – середня температура теплоносія в зворотньому теплопроводі, оС (tсер1=40 оС).

За формулою (5.12)

  , (м×К)/Вт.

Термічний опір ізоляції прямого теплопроводу

  , (м×К)/Вт                                                                   (5.13)

де dн1 – зовнішній діаметр прямого теплопроводу з ізоляцією, м.

За формулою (5.13)

  , (м×К)/Вт.

Термічний опір ізоляції зворотнього теплопроводу

  , (м×К)/Вт                                                                 (5.14)

де dн2 – зовнішній діаметр зворотнього теплопроводу з ізоляцією, м.

За формулою (5.14)

  , (м×К)/Вт.

Товщина шару ізоляції прямого теплопроводу

  , м                                                                           (5.15)

де lіз – коефіцієнт теплопровідності основного шару ізоляції (lіз=0.047, додаток 7 [1]), Вт/(м×К);

     d1- зовнішній діаметр ізолюючого прямого теплопроводу, м.

  , м.

Товщина шару ізоляції зворотнього теплопроводу

  , м                                                                          (5.16)

де d2- зовнішній діаметр ізолюючого зворотнього теплопроводу, м.

  , м.

Перерахунок величин термічного опору поверхні ізольованого теплопроводу по знайденому dіз не проводиться, оскільки воно мале в порівнянні з Rіз.

5.3  Прокладання теплової мережі

Прокладання теплової мережі може бути підземним, наземним і надземним. Підземне прокладання виконується в непрохідних, напівпрохідних і прохідних каналах, а також безканально в залежності від конкретних умов.

 Вибираємо підземне прокладення теплової мережі (оскільки воно найбільш поширене) в непрохідних каналах.

 Для захисту теплопроводів від впливу грунтових, атмосферних і паводкових вод і для забезпечення вільного теплового продовження трубопроводи прокладають в каналах, кладучи їх на опори. В цілях виключення можливого попадання води в канали, шви між окремими його секціями щільно заповнюють цементним розчином, а зовнішню  поверхню стін і перекриття покривають двома шарами бітума. Висока якість покриття досягається при механізованому нанесенні бітума.

Непрохідні канали застосовують для прокладання теплопроводів діаметром від 700 мм включно, не залежно від  числа труб. Конструкція каналу залежить від вологості грунту. В сухих грунтах часто роблять блочні канали з бетонними або цегляними стінками, або залізобетонні одно- і багатокомірні.

5.4   Теплові пункти. Схеми приєднання споживачів до теплової мережі

Головне призначення теплового пункту полягає у встановленні і підтримуванні параметрів теплоносія на рівні, який забезпечує надійну і економічну роботу теплоспоживних установок.

Перевагою схеми приєднання через тепловий пункт є те, що тепловий пункт обслуговує одразу групу будівель, тому дозволяє обходитись без індивідуальних регуляторів. При цьому в якості імпульсу для регулювання опалення можуть бути використані або температура повітря в приміщенні, що опалюється, або температура повітря в пристрої. Що моделює температурний режим в приміщеннях.

На центральних теплових пунктах, як правило, розміщені центральні водоводяні підігрівачі для опалення і гарячого водопостачання, центральна змішувальна насосна установка мережевої води, підкачуючі насоси холодної водопровідної і мережевої води, прилади для вимірювань і автоматики. Кількість вузлів обслуговування при використанні центральних теплових пунктів зменшується, що спрощує експлуатацію. Зменшуються капіталовкладення на підігрівачі  гарячого водопостачання, насосні установки, регулюючі пристрої. Однак збільшуються капіталовкладення на спорудження розподільчої мережі, оскільки замість двохтрубної мережі на цих участках необхідно споруджувати чотирьохтрубні розподільні мережі. Степінь централізації теплових пунктів визначається техніко-економічними розрахунками з врахуванням густини теплового споживання, планування району забудови і режимів теплового споживання.

На рисунку 5.1 зображено схему теплового пункту для споживачів зі схемами приєднання О(Н), Г(АН),В(ДС), який складається з:

1 – моделюючий пристрій; 2 – вентилі теплової мережі; 3 – фільтр-грязовик;  4 – тепломір; 5 – регулятор опалення; 6 – насос опадення змішувальний; 7 – насос гарячого водопостачання циркуляційний; 8 – підігрівач нижньої ступені; 9 – підігрівач верхньої ступені; регулятор температури води; 10 – опалювальний пристрій; 11 – обробка води; 12 – водомір.

Схема приєднання споживачів до теплової мережі визначається видом їх теплового навантаження, температурним графіком роботи, видом і параметрами теплоносія на вході і призначення будівлі, що опалюється.

Рисунок 5.1 – Схема теплового пункту

Схема незалежного приєднання системи опалення до теплових мереж  О(Н). Якщо тиск в зворотньому трубопроводі в тепловій мережі вище допустимого тиску для системи опалення, будівля має значну висоту, або розміщено на високому місці по відношенню до ближніх будинків, то системи опалення приєднують по незалежній схемі. Згідно з БНіП ІІ-Г.10-73, по незалежній схемі допускається приєднувати будівлі висотою 12 поверхів і вище. Незалежна схема рекомендується в будівлях, які призначені для зберігання художніх та інших цінностей (музеї, архіви та ін.). Незалежна схема основана на відділенні системи опалення від теплової мережі з допомогою теплообмінника, внаслідок чого тиск в тепловій мережі не може передаватися теплоносію системи опалення. Циркуляція теплоносія здійснюється з допомогою спеціально встановлених циркуляційних насосів. В якості циркуляційних насосів при встановленні їх в ІТП використовують безшумні безфундаментні насоси типу ЦВЦ, а при встановленні їх на ЦТП ― відцентрові насоси типу К і КМ. Незалежну систему, як правило, обладнують розширювальним сосудом. Витікання води з системи опалення поповнюються з теплової мережі автоматично по рівню води в бачку.

Схему з безпосереднім водозабором Г(БВ) на гаряче водопостачання приймають у випадку, якщо її доцільність підтверджується техніко-економічним розрахунком. При цьому необхідно враховувати питання експлуатації системи теплопостачання.

В залежності від температури навколишнього повітря на гаряче водопостачання наступає з подаючого або зворотного трубопроводу. При низьких температурах навколишнього повітря її беруть із зворотного трубопроводу, на початку опалювального періоду – з подаючого. Якщо температура теплоносія в подаючому трубопроводі вище 60оС, а в зворотному нижче 60оС, то воду приготовляють в змішувачі шляхом змішування з подаючого і зворотного трубопроводів.

Для підтримання необхідної температури води встановлюють регулятор температури, а для обробки – оброблювач води. Щоб виключити перетікання води через змішувач з подаючого в зворотній трубопровід, встановлюють зворотній клапан.

Схема приєднання двохступінчатої вентиляції В(ДС) є досить поширеною у житлових будинках. Холодне повітря подається в теплообмінник нижньої ступені, де нагрівається, а потім в теплообмінник верхньої ступені де догрівається до необхідної температури. Тепле повітря йде на вентиляцію приміщень.

На рисунку 5.2 зображено схеми приєднання споживачів до теплової мережі О(Н), Г(АН), В(ДС):

1 – обробник води; 2 – зворотній клапан; 3 – регулятор температури; 4 – водорозбірний кран; 5 – опалювальний пристрій; 6 – повітряний кран; 7 – підігрівач повітря нижньої ступені; 8 – підігрівач повітря верхньої ступені.

Рисунок 5.2 ― Схеми приєднання споживачів до теплової мережі

6 Вибір основного обладнання

Оскільки джерелом теплопостачання в курсовій роботі вибрана котельня, то необхідно підібрати котли і насоси.

Вибір котлів залежить від характеру теплових споживачів і вимог до виду теплоносія, тобто залежить від сумарних витрат теплоти і виду теплоносія з врахуванням його параметрів.

Сумарні витрати теплоти становлять 583.669 МВт. Вибираємо три котли типу КВ-ГМ-180, технічні дані яких заносимо в таблицю 6.1:

Таблиця 6.1 – Технічні дані котла типу КВ-ГМ-180

Котли серії КВ – стальні, прямоточні, водогрійні Дрогобузького заводу, які працюють на мазуті і газі (ГМ).

Вибір живильних насосів здійснюється по сумарних витратах з урахуванням коефіцієнта запасу по подачі, який приймається в межах 1.05…1.1 і напорі, який приймається 100-400 кПа [1].

Подача насосів

  , м3/год                                            (6.1)

де SV – сумарні об¢ємні витрати, м3/год;

     r – густина теплоносія при нормальних фізичних умовах, кг/м3 (r=1000 кг/м3).

Вибираємо насос типу СЕ5000-160.

Таблиця 6.2 – Технічна характеристика насосу СЕ5000-160

7 Охорона навколишнього середовища

Охорона навколишнього довкілля – одна з найважливіших проблем, яка стоїть перед нами наприкінці ХХ століття. При згоранні палива виникають продукти згорання, вихід яких з димовими газами в атмосферу шкодить рослинному і тваринному світу.

Серед цих продуктів згорання найважливішу роль відіграють літаючий попіл, оксид сірки, оксид азоту і оксид вуглецю. Для недопущення їх в атмосферу необхідно використовувати фільтри та попеловловлювачі на димових трубах, а також використовувати якісне пальне [7].

Одним із шляхів охорони довкілля є економія споживаної енергії. Основним шляхом економії енергії в будівництві є спорудження будівель з ефективним використанням енергії (БЕВЕ). БЕВЕ – це така будівля, в якій передбачені оптимальні на перспективу інженерні методи і засоби по ефективному використанні і економії енергії, використанню нетрадиційних теплоджерел.

Перш за все необхідно, щоб будівля, її захисні засоби були б з енергетичної точки зору найкращими. Немає змісту боротися за ефективне використання енергії на опалення в приміщеннях, які мають недостатній теплозахист, погано герметизовані. Розрахунки і досвід експлуатації приміщень (на власному досвіді)  показує, що вигідніше в 2 рази додатково утеплити і герметизувати приміщення, ніж намагатися в погано захищеному приміщенні досягти такого ж результату за рахунок вдосконалення ефективності тільки системи опалення.

На енергоекономічний ефект впливають градобудівні рішення, аеродинаміка будівель, місце будівлі в забудованому районі, форма будівлі, аерація будівлі та інше. Врахування цих показників може значно (в1.5–2 рази) знизити споживання енергії для опалення будівель.

Для раціонального використання енергії в системах опалення будівель також доцільно використовувати конструктивні введення, як от теплонасосні установки, для яких джерелом тепла є навколишнє середовище, або системи низькотемпературного опалення, температура теплоносія на вході яких не перевищує 70оС. В системах низькотемпературного опалення можуть використовуватись як традиційні, так і нетрадиційні теплоджерела, на які в останнє десятиліття почали звертати особливу увагу. Також можливе використання систем опалення з використанням вторинних енергоресурсів, таких як відпрацьована пара, відходячі гази технологічного обладнання на паливі, відпрацьоване нагріте повітря [6].

Висновки

В курсовій роботі ми провели розрахунок тепла на опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання та відповідні їм річні витрати теплоти для визначення теплового навантаження по заданій житловій площі. Також ми визначили річні витрати на технологічні потреби на основі даних про режим роботи технологічного обладнання.

Джерелом теплопостачання ми вибрали котельню (і відповідне їй  обладнання), теплоносієм – воду,  описали їх переваги і недоліки. Зробили опис заданої в завданні закритої системи теплопостачання.

Для встановлення економічного режиму роботи теплового обладнання ми виконали побудову температурних графіків та графіків тривалості теплових навантажень на основі даних, отриманих при розрахунку на ЕОМ (“teplo1.bas”).

Провели визначення витрати теплоносія, теплового розрахунку ділянки теплової мережі та визначили спосіб прокладання теплової мережі. Зробили описи теплових пунктів та схем приєднання споживачів до теплової мережі, та зобразили їх рисунки.

Також зробили огляд питання охорони навколишнього середовища.

Перелік посилань на джерела.

1.  Методичні вказівки до курсової роботи по енергетичних установках для студентів спеціальності 10.04.01,Івано-Франківськ,1991.

2.  Павлов И.И., Федоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети,– М.: Стройиздат, 1986.

3.  Павлов И.И., Федоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети,– М.: Стройиздат, 1977.

4.  Немцев З.Ф., Арсеньев Г.В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение: Учебное пособие для втузов. – М.: Энергоиздат, 1982.

5.  Бромлей М.Ф., Щеглов В.П. Проектирование отопления и вентиляции производственных зданий,– М.: Издательство литературы по строительству, 1965.

6.  Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление: Учебник для вузов – М.: Стройиздат, 1991.

7.   Козин В.Е., Левина Г.А. и др. Теплоснабжение.–М.: Высшая школа, 1980.

8.  Строй А.Ф., Скальский В.Л. Расчёт и проектирование тепловых сетей, – К.: Будівельник, 1981.

Вступ

          Житлові, гро­мадські  і промислові споруди в містах  і робочих  поселеннях  є великими  споживачами   тепла.  В  житлових  і громадських  будівлях  теплова  енергія  витрачається на  комунально-побутові потреби і на забезпечення комфортних умов перебування  людей  в  приміщеннях, що  відповідають  сучасному рівню розвитку техніки теплопостачання. В промислових спорудах, за умовами технології теплова енергія потрібна ще й для виготовлення різних видів продукції.

          Необхідно  відмітити,  що  споживання  тепла  з року  в  рік  безперервно зростає. Збільшення споживання тепла в містах відбувається зі збільшенням  кількості  сучасних   житлових та  громадських  будівель,  що   вводяться  в  експлуатацію, а  також  зі  збільшенням  втрат тепла при передачі та поганій ізоляції приміщень, що опалюються. В свою чергу ці будівлі характеризуються збільшенням  норми  корисної площі і норми витрати гарячої води  на одну людину.  Впровадження нових технологічних процесів і будівництво споруд з більш довершеними об`ємно-плановими досягненнями,  що максимально  відповідають  функціонально-технологічному  призначенню  також  вимагають  збільшення споживання тепла.

          Всі  споживачі  тепла  умовно  об`єднуються  в  дві  групи:  комунально-побутові  і технологічні.  До  комунально-побутових відносяться споживачі теплової енергії в цілях опалення і  вентиляції, а також  для  підігріву води.

           Для задоволення теплових  потреб передбачуються  відповідні  інженерні пристрої,  що  забезпечуються  теплом  від  теплових мереж: системи опалення,  вентиляції,  кондиціонування  повітря, гарячого  водозабезпечення, а також  теплотехнічне обладнання  для  технологічних цілей. Кожен пристрій має  власне призначення і задовольняє,  як правило,  один із видів  теплоспоживання.

          Отже,  завданням  є  спроектувати теплову мережу, яка має відповідати  держстандарту,  бути  збалансованою,  економічно виконаною, та повинна мати якнайменший негативний вплив на довкілля.

5.4   Теплові пункти. Схеми приєднання споживачів до теплової мережі

Головне призначення теплового пункту полягає у встановленні і підтримуванні параметрів теплоносія на рівні, який забезпечує надійну і економічну роботу теплоспоживних установок.

Перевагою схеми приєднання через тепловий пункт є те, що тепловий пункт обслуговує одразу групу будівель, тому дозволяє обходитись без індивідуальних регуляторів. При цьому в якості імпульсу для регулювання опалення можуть бути використані або температура повітря в приміщенні, що опалюється, або температура повітря в пристрої. Що моделює температурний режим в приміщеннях.

На центральних теплових пунктах, як правило, розміщені центральні водоводяні підігрівачі для опалення і гарячого водопостачання, центральна змішувальна насосна установка мережевої води, підкачуючі насоси холодної водопровідної і мережевої води, прилади для вимірювань і автоматики. Кількість вузлів обслуговування при використанні центральних теплових пунктів зменшується, що спрощує експлуатацію. Зменшуються капіталовкладення на підігрівачі  гарячого водопостачання, насосні установки, регулюючі пристрої. Однак збільшуються капіталовкладення на спорудження розподільчої мережі, оскільки замість двохтрубної мережі на цих участках необхідно споруджувати чотирьохтрубні розподільні мережі. Степінь централізації теплових пунктів визначається техніко-економічними розрахунками з врахуванням густини теплового споживання, планування району забудови і режимів теплового споживання.

На рисунку 5.1 зображено схему теплового пункту для споживачів зі схемами приєднання О(Н), Г(АН),В(ДС), який складається з:

1 – моделюючий пристрій; 2 – вентилі теплової мережі; 3 – фільтр-грязовик;  4 – тепломір; 5 – регулятор опалення; 6 – насос опадення змішувальний; 7 – насос гарячого водопостачання циркуляційний; 8 – підігрівач нижньої ступені; 9 – підігрівач верхньої ступені; регулятор температури води; 10 – опалювальний пристрій; 11 – обробка води; 12 – водомір.

Рисунок 5.1 – Схема теплового пункту

Рисунок 5.1 ― Схема теплового пункту

Схема приєднання споживачів до теплової мережі визначається видом їх теплового навантаження, температурним графіком роботи, видом і параметрами теплоносія на вході і призначення будівлі, що опалюється.

Схема незалежного приєднання системи опалення до теплових мереж  О(Н). Якщо тиск в зворотньому трубопроводі в тепловій мережі вище допустимого тиску для системи опалення, будівля має значну висоту, або розміщено на високому місці по відношенню до ближніх будинків, то системи опалення приєднують по незалежній схемі. Згідно з БНіП ІІ-Г.10-73, по незалежній схемі допускається приєднувати будівлі висотою 12 поверхів і вище. Незалежна схема рекомендується в будівлях, які призначені для зберігання художніх та інших цінностей (музеї, архіви та ін.). Незалежна схема основана на відділенні системи опалення від теплової мережі з допомогою теплообмінника, внаслідок чого тиск в тепловій мережі не може передаватися теплоносію системи опалення. Циркуляція теплоносія здійснюється з допомогою спеціально встановлених циркуляційних насосів. В якості циркуляційних насосів при встановленні їх в ІТП використовують безшумні безфундаментні насоси типу ЦВЦ, а при встановленні їх на ЦТП ― відцентрові насоси типу К і КМ. Незалежну систему, як правило, обладнують розширювальним сосудом. Витікання води з системи опалення поповнюються з теплової мережі автоматично по рівню води в бачку.

Схему з безпосереднім водозабором Г(БВ) на гаряче водопостачання приймають у випадку, якщо її доцільність підтверджується техніко-економічним розрахунком. При цьому необхідно враховувати питання експлуатації системи теплопостачання.

В залежності від температури навколишнього повітря на гаряче водопостачання наступає з подаючого або зворотного трубопроводу. При низьких температурах навколишнього повітря її беруть із зворотного трубопроводу, на початку опалювального періоду – з подаючого. Якщо температура теплоносія в подаючому трубопроводі вище 60оС, а в зворотному нижче 60оС, то воду приготовляють в змішувачі шляхом змішування з подаючого і зворотного трубопроводів.

Для підтримання необхідної температури води встановлюють регулятор температури, а для обробки – оброблювач води. Щоб виключити перетікання води через змішувач з подаючого в зворотній трубопровід, встановлюють зворотній клапан.

Схема приєднання двохступінчатої вентиляції В(ДС) є досить поширеною у житлових будинках. Холодне повітря подається в теплообмінник нижньої ступені, де нагрівається, а потім в теплообмінник верхньої ступені де догрівається до необхідної температури. Тепле повітря йде на вентиляцію приміщень.

На рисунку 5.2 зображено схеми приєднання споживачів до теплової мережі О(Н), Г(АН), В(ДС):

1 – обробник води; 2 – зворотній клапан; 3 – регулятор температури; 4 – водорозбірний кран; 5 – опалювальний пристрій; 6 – повітряний кран; 7 – підігрівач повітря нижньої ступені; 8 – підігрівач повітря верхньої ступені.

Рисунок 5.2 ― Схеми приєднання споживачів до теплової мережі