Тепловые сети справочное пособие по проектированию. Гидравлический расчет тепловой сети Главный редактор —

курсовая работа

по курсу «Тепловые сети»

на тему: «Проектирование тепловых сетей»

Задание

на курсовую работу

по курсу «Тепловые сети»

Спроектировать и рассчитать систему теплоснабжения района города Волгограда: определить теплопотребление, выбрать схему теплоснабжения и вид теплоносителя, после чего произвести гидравлический, механический и тепловой расчеты тепловой схемы. Данные для расчета варианта №13 представлены в таблице 1, таблице 2 и на рисунке 1.

Таблица 1 - Исходные данные

ВеличинаОбозна-чениеЗначениеВеличинаОбозна-чениеЗначениеТемпература наружного воздуха (отопление)-22Производительность печи40Температура наружного воздуха (вентиляция)-13Время работы печи в годучас8200Количество жителей25 000Удельный расход газа64Количество жилых зданий85Удельный расход жидкого топливакг/т38Количество общественных зданий10Расход кислорода, вдуваемого в ванну54Объем общественных зданий155 000Расход железной рудыкг/т78Объем промышленных зданий650 000Расход чугунакг/т650Количество сталеплавильных цехов2Расход скрапакг/т550Количество механических цехов2Расход шихтыкг/т1100Количество ремонтных цехов2Температура отходящих газов до котла600Количество термических цехов2Температура отходящих газов после котла255Количество депо ж/д3Коэффициент расхода воздуха до котла1,5Количество складов3Коэффициент расхода воздуха после котла1,7

Рисунок 1 - Схема теплоснабжения района города Волгограда

Таблица 2 - Исходные данные

Расстояния участков, кмПерепады высот на местности, м01234567ОАБВГДЕЖ 47467666079268997

Реферат

Курсовая работа: 34 с., 1рис., 6 таблиц, 3 источников, 1 приложений.

Объект исследования - система теплоснабжения города Волгограда.

Цель работы - освоение методики расчетов по определению расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, выбор схемы теплоснабжения, расчет источника тепла, гидравлический расчет тепловых сетей, механический расчет, тепловой расчет тепловых сетей.

Методы исследования - выполнение и анализ расчетов по определению расходов тепла, расходов теплоносителя, расчетной магистрали, не расчетной магистрали, количества опор, компенсаторов теплопровода, выбора элеватора.

В результате данной работы было рассчитано длительность отопительного сезона, минимальный расход тепла на отопление, тепловая нагрузка на отопление, вентиляция и конденционирование носят сезонный характер и зависят от климатических условий. Также было рассчитано тепло уходящих газов мартеновских печей, произведен выбор котла утилизатора, определена экономическая эффективность котла утилизатора и экономия топлива, проведен гидравлический расчет тепловых сетей. Также рассчитано количество опор, произведен выбор элеватора, а также произведен расчет отопительного прибора.

Число жителей, элеватор, отопление, вентиляция, трубопровод, температура, напор, тепловые сети, горячее водоснабжение, участок, магистраль, теплоноситель

Расчет теплопотребления

1 Расчет тепловых нагрузок

1.1 Расход тепла на отопление

1.2 Расход тепла на вентиляцию

1.3 Расход тепла на ГВС

2 Годовой расход тепла

3 График продолжительности тепловых нагрузок

Выбор схемы теплоснабжения и вида теплоносителя

Расчет источника тепла

1 Тепло уходящих газов

2 Выбор котла-утилизатора

3 Определение экономии топлива и экономической эффективности котла-утилизатора

Гидравлический расчет тепловой сети

1 Определение расхода теплоносителя

2 Расчет диаметра трубопровода

3 Расчет паления давления в трубопроводе

4 Построение пьезометрического графика

Механический расчет

Тепловой расчет

Перечень ссылок

Введение

Теплоснабжение является одной из основных подсистем энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около 1/3 всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов.

Основными направлениями совершенствования этой подсистемы является концентрация и комбинирование производства теплоты и электрической энергии (теплофикация) и централизация теплоснабжения.

Потребителями тепла являются объекты жилищно-коммунального хозяйства и промышленные предприятия. Для жилищно-коммунальных объектов используется тепло на отопление и вентиляцию зданий, горячее водоснабжение; для промышленных предприятий, кроме того, на технологические нужды.

1. Расчет теплопотребления

1.1 Расчет тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха носят сезонный характер и зависят от климатических условий. Технологические нагрузки могут быть как сезонные, так и круглогодичные (горячее водоснабжение).

1.1.1 Расход тепла на отопление

Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритока.

Тепловые потери здания в основном зависят от теплопотерь теплопередачей через наружные ограждения и инфильтрации.

где - теплопотери теплопередачей через наружные ограждения, кВт;

Коэффициент инфильтрации.

Расход тепла на отопление жилых зданий определяем по формуле (1.1), где потеря тепла теплопередачей через наружные ограждения рассчитывается по формуле:

где - отопительная характеристика здания, кВт/(м3·К);

Наружный объем жилого здания, м3;

Общий объем жилых зданий определяется по формуле:

где - количество жителей, чел;

Объемный коэффициент жилых зданий, м3/чел. Примем равным.

Для определения отопительной характеристики необходимо знать средний объем одного здания, тогда из приложения 3 имеем.

По приложению 5 находим, что. Коэффициент инфильтрации для данного типа зданий примем. Тогда расход тепла на отопление жилых зданий составит:

Расход тепла на отопление общественных зданий также рассчитывается по формулам (1.1) и (1.2), где объем зданий принимается равным объему общественных зданий.

Средний объем одного общественного здания.

Из приложения 3 имеем. По приложению 5 определяем, что.

Коэффициент инфильтрации для данного типа зданий примем. Тогда расход тепла на отопление общественных зданий составит:

Расход тепла на отопление промышленных зданий вычисляет по формуле:

Средний объем одного промышленного здания:

Соответственно этому значению из приложения 3 имеем значения отопительных характеристик которые приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Отопительные характеристики промышленных зданий

Коэффициент инфильтрации примем. Внутренняя температура воздуха в цехах должна составлять, в депо - , а на складе - .

Расход тепла на отопление промышленных цехов:

Расход тепла на отопление ж/д депо и складов:

Общий расход тепла на отопление промышленных зданий составит:

Суммарный расход тепла на отопление составит:

Расход тепла в конце отопительного периода:

где - наружная температура начала и конца отопительного периода;

Расчетная температура внутри отапливаемого здания.

Часовой расход тепла в конце отопительного периода:

Часовой расход тепла на отопление:

1.1.2 Расход тепла на вентиляцию

Ориентировочный расчет расхода тепла на вентиляцию можно проводить по формуле:

где - вентиляционная характеристика здания, кВт/(м3 ·К);

Наружный объем здания, м3;

Внутренняя и наружная температуры, °С.

Расход тепла на вентиляцию общественных зданий.

При отсутствии перечня общественных зданий можно принимать для суммарного объема всех общественных зданий. Таким образом, расход тепла на вентиляцию этого типа зданий составит:

Расход тепла на вентиляцию промышленных зданий вычисляем по следующей формуле:

Средний объем одного промышленного здания и соответственно этому из приложения 3 находим вентиляционную характеристику здания (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Вентиляционные характеристики промышленных зданий

ЦехСталеплавильныйМеханическийРемонтныйТермическийДепо ж/дСклад0,980,180,120,950,290,53

Расход тепла на вентиляцию ж/д депо и складов:

Расход тепла на вентиляцию промышленных цехов:

Общий расход тепла на вентиляцию общественных зданий составит:

Общие затраты на вентиляцию составят:

Расход тепла на вентиляцию в конце отопительного периода определяем по формуле (1.5):

Часовой расход тепла на вентиляцию в конце отопительного периода:

Часовой расход тепла:

1.1.3 Расход тепла на ГВС

Горячее водоснабжение имеет весьма неравномерный характер как в течение суток, так и в течение недели. Среднесуточный расход тепла на бытовое горячее водоснабжение:

где - количество жителей, чел;

Норма расхода горячей воды с на одного жителя, л/сут;

Расход горячей воды с для общественных зданий, отнесенных к одному жителю района, л/сут;

Теплоемкость воды: .

Примем и. Тогда имеем:

Часовой расход тепла на горячее водоснабжение:

Средний расход тепла на горячее водоснабжение в летний период:

где - температура холодной водопроводной воды в летний период, °С ();

Коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к расходу воды в отопительный период ().

Тогда:

Часовой расход тепла:

1.2 Годовой расход тепла

Расход теплоты за год - это сумма всех тепловых нагрузок:

где - годовой расход тепла на отопление, кВт;

Годовой расход тепла на вентиляцию, кВт;

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение, кВт.

Годовой расход тепла на отопление определяется по формуле:

где - продолжительность отопительного периода, с;

Средний за отопительный сезон расход тепла, кВт:

где - средняя наружная температура отопительного периода, °С

По приложению 1 находим и. Из приложения 2 для города Волгоград выписываем часы стояния среднесуточных температур в году (таблица 1.3).

Таблица 1.3 - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха

Тем-ра,°С-20 и ниже-15 и ниже-10 и ниже-5 и ниже0 и ниже+5 и ниже+8 и нижеЧасы стояния1294329541690287139194368

Тогда годовой расход тепла на отопление составит:

Годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:

где - продолжительность работы вентиляции в течение отопительного периода, с;

Средний за отопительный сезон расход тепла на вентиляцию, кВт:

Продолжительность работы вентиляции принимают для общественных зданий. Тогда годовой расход тепла на вентиляцию составит:

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение определим по формуле:

где - длительность работы горячего водоснабжения в течение года, с.

Принимают. Тогда годовой расход тепла на горячее водоснабжение составит:

Годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение составит:

1.3График продолжительности тепловой нагрузки

График продолжительности тепловой нагрузки характеризует зависимость теплопотребления от наружной температуры воздуха, а также иллюстрирует уровень потребления суммарного тепла на протяжении всего отопительного периода.

Для построения графика тепловой нагрузки необходимы следующие данные:

®длительность отопительного сезона

®расчетный часовой расход тепла на отопление

®минимальный часовой расход тепла на отопление

®расчетный часовой расход тепла на вентиляцию

®минимальный часовой расход тепла на отопление

2. Выбор схемы теплоснабжения и вида теплоносителя

Магистральные теплопроводы изображены на рисунке 2.1. Как видно, это лучевая тепловая сеть, в которой отдельные магистральные ветки соединены между собой (А-Б и А-Г, А-Г и Г-В и т.д.) во избежание перерывов в снабжении теплом.

Рисунок 2.1 - Схема теплоснабжения города Волгограда

Источником тепла является котел-утилизатор, который использует вторичные ресурсы мартеновской печи. Теплоносителем является вода.

При централизованном теплоснабжении применяют три основные схемы: независимую, зависимую со смешением воды и зависимую прямоточную. В нашем случае установим зависимую схему со смешением воды для присоединения системы отопления к наружным теплопроводам. Здесь обратная вода из системы отопления смешивается с высокотемпературной водой из наружного подающего теплопровода при помощи элеватора.

3. Расчет источника тепла

Источником тепла является мартеновская печь, вторичные ресурсы которой используются котлом-утилизатором для осуществления отопления. Вторичными энергоресурсами сталеплавильного производства, используемыми для централизованного теплоснабжения, являются тепло уходящих газов и тепло элементов сталеплавильной печи.

Мартеновская печь, работающая скрап-рудным процессом, отапливается смесью природного газа и мазута с подачей кислорода в ванну. Состав топлив приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Состав топлива, сжигаемого в мартеновской печи

Газ, %95,72,850,11,35Мазут, %85,512,40,50,50,11,0

3.1 Тепло уходящих газов

Уходящие газы мартеновской печи после регенераторов имеют температуру 605°С и используются для выработки пара в котлах-утилизаторах. Количество тепла уходящих газов определяют на 1 т стали. Поэтому для определения энтальпии уходящих газов необходимо определить объемы отдельных их составляющих в расчете на 1 т стали. Теоретический расход кислорода для сжигания 1 м3 газообразного топлива рассчитаем по формуле:

Имеем:

Теоретический расход кислорода для сжигания 1 кг жидкого топлива:

Общий теоретический расход кислорода для сжигания топлива на 1 т стали рассчитывается по формуле:

где - расход газообразного топлива, ;

Расход жидкого топлива, кг/т.

Также кислород расходуют на окисление примесей металла и на дожигание окиси углерода, выделяющейся из ванны. Количество оного с учетом кислорода железной руды составит:

где - расход руды на 1 т стали, кг;

Количество выгоревшего углерода на 1 т стали, кг:

где - расход чугуна и скрапа на 1 т стали, кг;

Таким образом, количество выгоревшего углерода составит:

Объем кислорода в уходящих газах на выходе из регенератора вычисляем как:

где - коэффициент расхода воздуха до котла-утилизатора.

Определим объемы других газов в продуктах сгорания. Объем трехатомных газов в продуктах горения смеси газообразного и жидкого топлива вычисляются по формуле:

Трехатомные газы также выделяются из шихты:

где - количество и, выделяющееся из ванны на 100 кг шихты, кг;

Плотности и ();

Расход шихты на 1 т стали, кг.

Для скрап-рудного процесса

Суммарный объем трехатомных газов определяется как:

Объем водяных паров в продуктах сгорания смеси топлива составят:

где - удельный расход чистого кислорода, вдуваемого в ванну, .

Выделение водяных паров из шихты:

где - количество выделившихся из ванны на 100 кг шихты, кг;

Плотность водяных паров.

Для скрап-рудного процесса.

Объем водяных паров в уходящих газах вычисляется аналогично объему двухатомных газов согласно формуле (3.9):

Объем азота в уходящих газах:

Таким образом, энтальпия газов на выходе из регенератора в расчете на 1 т стали составит:

где - температура газов до котла-утилизатора, °С;

Объемные теплоемкости соответствующих газов, кДж/(м3 К).

3.2 Выбор котла-утилизатора

Годовой выход тепла с уходящими газами составит:

где - производство стали за год, т.

Тогда возможная утилизация уходящих газов определится формулой:

где - энтальпия уходящих газов на выходе из котла-утилизатора, ГДж/т. При определении энтальпии уходящих газов на выходе из котла-утилизатора следует учитывать, что в котле утилизаторе имеются подсосы воздуха, то есть коэффициент расхода воздуха после котла составляет 1,7, а значит объемы кислорода и азота увеличатся:

Для выбора котла-утилизатора необходимо определить часовой расход уходящих газов:

где - время работы мартеновской печи в год, ч.

Среднечасовой расход уходящих газов на входе в котел-утилизатор составит:

На выходе из котла-утилизатора:

По приложению выбираем КУ-100-1 с пропускной способностью 100000 м3/ч.

3.3 Определение экономии топлива и экономической эффективности котла-утилизатора

Энтальпия газов на выходе из котла-утилизатора равна:

А значит, возможная утилизация уходящих газов за год составит:

При тепловом направлении утилизации вторичных энергоресурсов возможная выработка тепла определяется по формуле:

где - коэффициент, учитывающий несоответствие режима и времени работы утилизационной установки и технологического агрегата;

Коэффициент, учитывающий потери тепла утилизационной установкой в окружающую среду.

При и возможная выработка тепла составит:

Возможную экономию топлива рассчитаем по формуле:

где - коэффициент использования выработки; - удельный расход топлива на выработку тепла по замещенной установке, т у.т./ГДж:

где - коэффициент полезного действия замещаемой энергетической установки, с показателями которой сопоставляется эффективность использования вторичных энергоресурсов.

При и имеем следующую экономию топлива:

Расчетная экономия от использования вторичных энергоресурсов определяется из выражения:

где - коэффициент, учитывающий дополнительно сокращение текущих расходов, кроме экономии топлива, вызванное уменьшением мощности основных энергетических установок в результате замещения их утилизационными установками;

Заводская стоимость сэкономленного топлива по действующим прейскурантным ценам и тарифам, грн/т у.т.;

Удельные расходы на эксплуатацию утилизационных установок, грн/ГДж;

Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (0,12-0,14);

Капиталовложения в замещаемые энергетические и утилизационные установки, грн.

Затраты приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Затраты

ПараметрОбозначениеЗначение Капитальные затраты на КУ-100-1 160 млн. грн.Удельные расходы на эксплуатацию утилизационной установки 45 грн/ГДжСтоимость условного топлива33 000 грн/т у.т.

Капиталовложения в замещаемую установку для выработки такого же количества пара составляют:

Тогда расчетная экономия от использования вторичных энергоресурсов будет равна:

4. Гидравлический расчет тепловой сети

В задачу гидравлического расчета входит определение диаметра трубопровода, падения давления между отдельными точками, определения давления в различных точках, увязка всех точек системы с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и у абонементов при статических и динамических режимах.

4.1 Определение расхода теплоносителя

Расход теплоносителя в сети можно вычислить по формуле:

где - тепловая мощность системы отопления, кВт;

Расчетная температура подающей и обратной воды в системе отопления, °С;

Теплоемкость воды, кДж/(кг·°С).

Для участка 0 тепловая мощность будет равна сумме расходов тепла на отопление и вентиляцию, то есть. Расчетные температуры прямой и обратной воды примем 95°С и 70°С. Таким образом, расход воды для участка 0 составит:

Для остальных участков вычисление расходов теплоносителя сведено в таблицу 4.1 теплоснабжение теплопотребление нагрузка теплоноситель

4.2 Расчет диаметра трубопровода

Оценим предварительный диаметр трубопровода, используя формулу массового расхода:

где - скорость теплоносителя, м/с.

Скорость движения воды примем 1,5 м/с ,плотность воды при средней температуре в сети 80-85°С составит. Тогда диаметр трубопровода составит:

Из ряда стандартных диаметров принимаем диаметр 680×9 мм. Для него проводим следующие расчеты. Исходной зависимостью для определения удельного линейного падения давления в трубопроводе является уравнение ДАрси:

где - коэффициент гидравлического трения;

Скорость среды, м/с;

Плотность среды, кг/м3;

Массовый расход, кг/с.

Коэффициент гидравлического трения в общем случае зависит от эквивалентной шероховатости и критерия Рейнольдса. Для транспорта тепла применяют шероховатые стальные трубы, в которых наблюдается турбулентное течение. Полученная опытным путем зависимость коэффициента гидравлического трения стальных труб от критерия Рейнольдса и относительной шероховатости хорошо описывается универсальным уравнением, предложенным А.Д. Альтшулем:

где - эквивалентная шероховатость, м;

Внутренний диаметр трубопровода, м;

Критерий Рейнольдса.

Эквивалентная шероховатость для водяных сетей, работающих в условиях нормальной эксплуатации, составляет. Критерий Рейнольдса вычисляем по формуле:

где - кинематическая вязкость, м2/с.

Для температуры 80°С кинематическая вязкость воды составляет. Таким образом, имеем:

Предполагаем, что трубопровод работает в квадратичной области. Найдем новое значение диаметра по формуле:

Таким образом, предварительно принятый диаметр верен.

4.3 Расчет падения давления в трубопроводе

Падение давления в трубопроводе может быть представлено как сумма двух слагаемых: линейного падения и падения в местных сопротивлениях

Падение давления в зависимости от наклона трубопровода, Па.

Падение давления на трение вычисляют по формуле:

где λ =1,96 - коэффициент трения для новых труб с абсолютной шероховатостью 0,5 мм;

l - длина участка трубопровода, м;

ν - скорость на участке, принимаем постоянной для всех участков 1,5 м/с;- диаметр трубопровода, d = 0,5 м.

Падение давления в зависимости от наклона трубопровода вычисляем по формуле:

Где m - масса воды проходящая через участок, кг/с;- разница высот между участками, м.

Для расчета расходов теплоносителя будем использовать второй закон Кирхгофа, согласно которому сумма потерь напора для замкнутого контура равна 0.

Задаемся произвольными значениями расходов воды по участкам:

Определим сопротивления на соответствующих участках по формуле:

Определим величину невязки потерь напора:

Т.к. то нужен перерасчет. Для этого нам нужен поправочный расход:

Найдем величину невязки потерь напора второго приближения:

Для более точного определения сделаем пересчет:

Находим следующие расходы воды:

Для более точного определения сделаем ещё один пересчет:

Находим следующие расходы воды:

Таблица 4.1 - Расходы теплоносителя по участкам магистральной теплосети

УчастокИТ-АА-ББ-ДА-ГГ-ЖБ-ВВ-ЕГ-ВТепловая мощность, МВт51,52126,90711,54124,84812,34820,73727,62218,271Расход воды491,85256,8716110,18237,2184117,89197,9716263,7174,42844.4 Построение пьезометрического графика

Задаемся значениями давления (напора) в конце участков:

Жилой район Е: H=30 м (жилой 9-ти этажный дом);

Ж/Д депо, склады Д: Н=10 м;

Промышленный район Ж: Н=20 м.

Найдем давление в точке Б:

Выбираем знак «+», участок Д куда осуществляется транспортировка теплоносителя выше участка Б.

Давление в точке Б составит:

Найдем давление в точке В:

Найдем давление в точке Г:

Найдем давление в точке А:

Найдем давление в точке О:

На основание полученных данных строим пьезометрический график приложение А

5. Механический расчет

Механический расчет включает в себя:

расчет количества опор;

расчет компенсаторов теплопровода;

расчет выбора элеватора.

5.1 Расчет количества опор

При расчете количества опор трубопроводов рассматривают как многопролетную балку с равномерно распределенной нагрузкой.

Вертикальная сила;

- горизонтальная сила.

бывает только у надземных трубопроводов и обусловлена скоростью ветра:

Аэродинамический коэффициент в среднем составляет к=1,5. Для Волгограда скоростной напор составляет 0,26кПа. Иногда для надземных трубопроводов необходимо учитывать давление снежного покрова 0,58-1кПа.

Максимальный изгибающий момент:

Напряжение изгиба; кПа

W - экваториальный момент сопротивления трубы.

Тогда: - расстояние между опорами, м

Коэффициент запаса прочности,

Коэффициент прочности сварного шва трубы,

Количества опор определяется формулой:

Трубопровод, лежащий на двух опорах изгибается.

х - стрелка прогиба:

Е - модуль продольной упругости.

I - экваториальный момент инерции трубы,

5.2 Расчет компенсаторов теплопровода

При отсутствии компенсации при сильном перегреве стенке трубы возникает напряжение.

где Е - модуль продольной упругости;

Коэффициент линейного расширения,

- температура воздуха

При отсутствии компенсации в трубопроводе могут возникнуть напряжения, значительно превышающие допустимые и которые могут привести к деформации или разрушению труб. Поэтому на него устанавливают температурные компенсаторы различной конструкции. Каждый компенсатор характеризуется своей функциональной способностью - длина участка, удлинение которой скомпенсирует компенсатор:

где=250-600мм;

- температура воздуха

Тогда количество компенсаторов на рассчитываемом участке трассы:

5.3 Расчет выбора элеватора

При проектировании элеваторных вводов, как правило, приходится встречаться со следующими задачами:

определение основных размеров элеватора;

перепад давлений в сопле по заданному коэффициенту.

При решении первой задачи заданными величинами являются: тепловая нагрузка отопительной системы; расчетная наружного воздуха для проектирования отопления температуры сетевой воды в падающем трубопроводе и воды после системы отопления; потеря давления в системе отопления в рассматриваемом режиме.

Расчет элеватора выполняют:

Расходы сетевой и смешанной воды, кг\с:

где с - теплоемкость воды, Дж/(кг; с=4190 Дж/(кг.

Расход инжектируемой воды, кг/с:

Коэффициент смешения элеватора:

Проводимость системы отопления:

диаметр камеры смешения:

Из-за возможной не точности размеров элеватора необходимую разность давлений перед ним следует предусматривать с некоторым запасом 10-15%.

Диаметр выходного сечения сопла, м

6. Тепловой расчет тепловых сетей

Тепловой расчет тепловых сетей является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.

Задачи теплового расчета:

определение потерь тепла через трубопровод и изоляцию в окружающую среду;

расчет падения температуры теплоносителя при движении его по теплопроводу;

определение экономичности тепловой изоляции.

6.1 Надземная прокладка

При надземной прокладке теплопроводов тепловые потери рассчитывают по формулам для многослойной цилиндрической стенки:

где t - средняя температура теплоносителя; °С

Температура окружающей среды; °С

Суммарное термическое сопротивление теплопровода; м

В изолированном трубопроводе тепло должно пройти через четыре последовательно соединенных сопротивления: внутреннюю поверхность, стенку трубы, слой изоляции и наружную поверхность изоляции.

цилиндрической поверхности определяется по формуле:

Внутренний диаметр трубопровода, м;

Наружный диаметр изоляции, м;

и - коэффициенты теплоотдачи, Вт/.

6.2 Подземная прокладка

В подземных теплопроводах одним из включений тепловых сопротивлений является сопротивление грунта. При расчетах за температуру окружающей среды принимают естественную температуру грунта на глубине залегания оси теплопровода.

Только при малых глубинах залегания оси теплопровода, когда отношение глубины залегания h к диаметру трубы меньше d, за температуру окружающей среды принимают естественную температуру поверхности грунта.

Тепловое сопротивление грунта определяют по формуле Форгеймера:

где =1,2…2,5Вт\

Общие удельные тепловые потери, Вт/м

первого теплопровода:

Второго теплопровода:

6.3 Бесканальная прокладка трубопровода

При бесканальной прокладке теплопроводов тепловое сопротивление состоит из последовательно соединенных сопротивлений слоя изоляции, наружной поверхности изоляции, внутренней поверхности канала, стенок канала и грунта.

6.4 Тепловой расчет отопительного прибора

Тепловой расчет подогревателя заключается в определении поверхности теплообмена агрегата заданной производительности, или в определении производительности при заданных конструктивных расчетах и начальных параметрах теплоносителя. Важен также и гидравлический расчет подогревателя, который заключается в определении потерь напора первичного и вторичного теплоносителя.

Грамотное и качественное является одним из основных условий для быстрой сдачи объекта в эксплуатацию.

Тепловые сети предназначены для транспортирования тепла от источников тепла к потребителю. Тепловые сети относятся к линейным сооружениям и являются одними из самых сложных инженерных сетей. Проектирование сетей обязательно должен включать расчет на прочность и температурные деформации. Мы рассчитываем каждый элемент тепловой сети на срок службы не менее 25 лет (или другой по желанию заказчика) с учетом конкретной температурной истории, тепловых деформаций и количеству пусков остановок работы сети. Неотъемлемой частью проектирования тепловой сети должна быть архитектурно-строительная часть (АС) и железобетонные или металлические конструкции (КЖ, КМ), в котором разрабатываются крепления, каналы, опоры или эстакада (в зависимости от способа прокладки).

Тепловые сети подразделяются по следующим признакам

1. По характеру транспортируемого теплоносителя:

2. По способу прокладки тепловых сетей:

• канальные тепловые сети . Проектирование тепловых сетей канальных производят в случае необходимости защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов, поэтому проектирование тепловых сетей канальных применяется для теплоносителей с давлением до 2,2 МПа и температурой до 350°С. - бесканальная. При проектировании бесканальной прокладки трубопроводы работают в более тяжёлых условиях, так как они воспринимают дополнительную нагрузку грунта и при неудовлетворительной защите от влаги подвержены наружной коррозии. В связи с этим проектирование сетей таким способом прокладки предусматривается при температуре теплоносителя до 180°С.
• воздушные (надземные) тепловые сети . Проектирование сетей данным способом прокладки получил наибольшее распространение на территориях промышленных предприятий и на площадках, свободных от застроек. Надземный способ также проектируется в районах с высоким уровнем грунтовых вод и при прокладках по участкам с сильно пересечённым рельефом местности.

3. Применительно к схемам тепловые сети могут быть:

• магистральные тепловые сети . Тепловые сети, всегда транзитные, без ответвлений транспортирующие теплоноситель от источника тепла к распределительным тепловым сетям;
• распределительные (квартальные) тепловые сети . Тепловые сети, распределяющие теплоноситель по выделенному кварталу, подводящие теплоноситель к ответвлениям на потребителей.;
• ответвления от распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям . Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией.

Комплексное проектирование сетей в соответствии с проектной документацией

НТЦ Энергосервис выполняет комплексные работы по , включая городские магистрали, внутриквартальные распределительные и внутридомовые сети. Проектирование сетей линейной части тепломагистралей выполняется с применением как типовых, так и индивидуальных узлов.

Качественный расчет тепловых сетей позволяет выполнить компенсацию тепловых удлинений трубопроводов за счет углов поворотов трассы и проверить правильность планово-высотного положения трассы, установки сильфонных компенсаторов и закрепления неподвижными опорами.

Тепловые удлинения теплопроводов при бесканальной прокладке компенсируются за счет углов поворотов трассы, которые образуют самокомпенсирующие участки П, Г,Z-образной формы, установки стартовых компенсаторов, закрепления неподвижными опорами. При этом на углах поворотов, между стенкой траншеи и трубопроводом устанавливаются специальные подушки из вспененного полиэтилена (маты), которые обеспечивают свободное перемещение труб при их температурных удлинениях.

Вся документация по проектированию тепловых сетей разрабатывается в соответствии со следующими нормативными документами:

СНиП 207-01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городов, посёлков и сельских населенных пунктов. Нормы проектирования сетей»;
- СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»;
- СНиП 41-02-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;
- СНиП 3.05.03-85 «Тепловые сети»(предприятие тепловых сетей);
- ГОСТ 21-605-82 «Тепловые сети (тепломеханическая часть)»;
- Правила подготовки и производства земляных работ, устройства и содержания строительных площадок в городе Москве, утверждённых постановлением правительства г.Москвы №857-ПП от 07.12.2004г.
- ПБ 10-573-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».

В зависимости от условий участка строительства, проектирование сетей может быть сопряжено с переустройством существующих подземных сооружений, мешающих строительству. Проектирование тепловых сетей и реализация проектов предусматривает работу с применением двух изолированных стальных трубопроводов (подающий и обратный) в специальных сборных или монолитных каналах (проходных и непроходных). Для размещения отключающих устройств, спускников, воздушников и другой арматуры проектированием тепловых сетей предусматривается сооружение камер.

При проектировании сетей и их пропускной способности, актуальны проблемы бесперебойной работы гидравлических и тепловых режимов. Осуществляя проектирование тепловых сетей, специалисты нашей компании используют самые современные методы, что позволяет нам гарантировать хороший результат и долговечную работу всего оборудования.

Осуществляя , необходимо опираться на множество технических нормативов, нарушение которых может привести к самым негативным последствиям. Мы гарантируем соблюдение всех норм и правил, регламентированной различной технической документацией, описанной выше.

Гидравлический расчет водяных тепловых сетей производится с целью определения диаметров трубопроводов, потерь давлений в них, увязки тепловых точек системы.

Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрического графика, выбора схем местных тепловых пунктов, подбора насосного оборудования и технико-экономических расчетов.

Напор в подающих трубопроводах, по которым перемещается вода с температурой более 100 0 С, должен быть достаточным для исключения парообразования. Температуру теплоносителя в магистрали принимаем равною 150 0 С. Напор в подающих трубопроводах равен 85 м, что достаточно для исключения парообразования.

Для предупреждения кавитации напор во всасывающем патрубке сетевого насоса должен быть не меньше 5 м.

При элеваторном смешении на абонентском вводе располагаемый напор должен быть не меньше 10-15 м.

При движении теплоносителя по горизонтальным трубопроводам наблюдается падение давления от начала до конца трубопровода, которое складывается из линейного падения давления (потери на трение) и потерь давления в местных сопротивлениях:

Линейное падение давления в трубопроводе неизменного диаметра:

Падение давления в местных сопротивлениях:

Приведенная длина трубопровода:

Тогда формула (14) примет окончательную форму:

Определим общую длину расчетной магистрали (участки 1,2,3,4,5,6,7,8):

Проведем предварительный расчет (Заключается в определение диаметров и скоростей). Долю потерь давления в местных сопротивлениях можно ориентировочно определить по формуле Б.Л. Шифринсона :

где z =0,01- коэффициент для водяных сетей; G - расход теплоносителя в начальном участке разветвленного теплопровода, т/ч.

Зная долю потерь давления можно определить среднее удельное линейное падение давления :

где - располагаемый перепад давлений до всех абонентов, Па.

По заданию располагаемый перепад давления задан в метрах и равен?H=60 м. Т.к. потери напора распределяются равномерно между подающей и обратной магистралью, то перепад давлений на подающей магистрали будет равен?H=30 м. Переведем это значение в Па следующим образом:

где = 916,8 кг/м 3 - плотность воды при температуре в 150 0 С.

По формулам (16) и (17) определим долю потерь давления в местных сопротивлениях, а также среднее удельное линейное падение давления:

По величине и расходам G 1 - G 8 по номограмме находим диаметры труб скорость теплоносителя и. Результат заносим в таблицу 3.1:

Таблица 3.1

№ участка	Предварительный расчет	Окончательный расчет

Проведем окончательный расчет. Уточняем гидравлические сопротивления на всех участках сети при выбранных диаметрах труб.

Определяем эквивалентные длины местных сопротивлений на расчетных участках по таблице «эквивалентные длины местных сопротивлений» .

дP = R*(l+l э)*10 -3 , кПа (18)

Определяем суммарное гидравлическое сопротивление для всех участках расчетной магистрали, которые сравнивают с располагаемым в ней перепадом давлений:

Расчет является удовлетворительным, если гидравлическое сопротивление не превышают располагаемый перепад давлений и отличается от него не более чем на 25%. Конечный результат переводим м. вод. ст. для построения пьезометрического графика. Все данные заносим в таблицу 3.

Проведем окончательный расчет для каждого расчетного участка:

Участок 1:

На первом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Задвижка: l э = 3,36 м

Тройник для деления потоков: l э = 8,4 м

Вычисляем полные потери давления на участках по формуле (18):

дP = 390*(5+3,36+8,4)*10 -3 =6,7 кПа

Или м. вод. ст.:

H= дP*10 -3 /9,81 = 6,7/9,81=0,7 м

Участок 2:

На втором участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

П-образный компенсатор: l э = 19 м

дP = 420*(62,5+19+10,9)*10 -3 =39 кПа

H= 39/9,81=4 м

Участок 3:

На третьем участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Тройник для деления потоков: l э = 10,9 м

дP = 360*(32,5+10,9) *10 -3 =15,9 кПа

H= 15,9/9,81=1,6 м

Участок 4:

На четвертом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 3,62 м

Тройник для деления потоков: l э = 10,9 м

дP = 340*(39+3,62+10,9) *10 -3 =18,4 кПа

H=18,4/9,81=1,9 м

Участок 5:

На пятом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

П-образный компенсатор: l э = 12,5 м

Отвод: l э = 2,25 м

Тройник для деления потоков: l э = 6,6 м

дP = 590*(97+12,5+2,25+6,6) *10 -3 = 70 кПа

H= 70/9,81=7,2 м

Участок 6:

На шестом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

П-образный компенсатор: l э = 9,8 м

Тройник для деления потоков: l э = 4,95 м

дP = 340*(119+9,8+4,95) *10 -3 =45,9 кПа

H= 45,9/9,81=4,7 м

Участок 7:

На седьмом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Два отвода: l э = 2*0,65 м

Тройник для деления потоков: l э = 1,3 м

дP = 190*(107,5+2*0,65+5,2+1,3) *10 -3 =22,3 кПа

H= 22,3/9,81=2,3 м

Участок 8:

На восьмом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Задвижка: l э = 0,65 м

Отвод: l э = 0,65 м

дP = 65*(87,5+0,65+,065) *10 -3 =6,2 кПа

H= 6,2/9,81= 0,6 м

Определяем суммарное гидравлическое сопротивление и сравним с располагаемым перепадом по (17=9):

Посчитаем расхождение величин в процентах:

? = ((270-224,4)/270)*100 = 17%

Расчет является удовлетворительным т.к. гидравлическое сопротивление не превышают располагаемый перепад давлений, и отличается от него менее чем на 25%.

Аналогично рассчитываем ответвления и результат заносим в таблицу 3.2:

Таблица 3.2

№ участка	Предварительный расчет	Окончательный расчет

Участок 22:

Располагаемый напор у абонента: ?H 22 = 0,6 м

На 22-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 0,65 м

П-образный компенсатор: l э = 5,2 м

Задвижка: l э = 0,65 м

дP = 32*(105+0,65+5,2+0,65)*10 -3 =3,6 Па

H= 3,6/9,81=0,4 м

Избыток напора в ответвление: ?H 22 - ?H = 0,6-0,4=0,2 м

? = ((0,6-0,4)/0,6)*100 = 33,3%

Участок 23:

Располагаемый напор у абонента: ?H 23 = ?H 8 +?H 7 = 0,6+2,3=2,9 м

На 23-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 1,65 м

Задвижка: l э = 1,65 м

дP = 230*(117,5+1,65+1,65)*10 -3 =27,8 кПа

H= 27,8/9,81=2,8 м

Избыток напора в ответвление: ?H 23 - ?H = 2,9-2,8=0,1 м <25%

Участок 24:

Располагаемый напор у абонента: ?H 24 = ?H 23 +?H 6 = 2,9+4,7=7,6 м

На 24-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 1,65 м

Задвижка: l э = 1,65 м

дP = 480*(141,5+1,65+1,65)*10 -3 = 69,5кПа

H=74,1 /9,81=7,1 м

Избыток напора в ответвление: ?H 24 - ?H = 7,6-7,1=0,5 м <25%

Участок 25:

Располагаемый напор у абонента: ?H 25 = ?H 24 +?H 5 = 7,6+7,2=14,8 м

На 25-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 2,25 м

Задвижка: l э = 2,2 м

дP = 580*(164,5+2,25+2,2)*10 -3 =98 кПа

H= 98/9,81=10 м

Избыток напора в ответвление: ?H 25 - ?H = 14,8-10=4,8 м

? = ((14,8-10)/14,8)*100 = 32,4%

Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.

Участок 26:

Располагаемый напор у абонента: ?H 26 = ?H 25 +?H 4 = 14,8+1,9=16,7 м

На 26-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 0,65 м

Задвижка: l э = 0,65 м

дP = 120*(31,5+0,65+0,65)*10 -3 =3,9 кПа

H= 3,9/9,81=0,4 м

Избыток напора в ответвление: ?H 26 - ?H = 16,7-0,4=16,3 м

? = ((16,7-0,4)/16,7)*100 = 97%

Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.

Участок 27:

Располагаемый напор у абонента: ?H 27 = ?H 26 +?H 3 = 16,7+1,6=18,3 м

На 27-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l э = 1 м

Задвижка: l э = 1 м

дP = 550*(40+1+1)*10 -3 =23,1 кПа

H= 23,1/9,81=2,4 м

Избыток напора в ответвление: ?H 27 - ?H = 18,3-2,4=15,9 м

Уменьшение диаметра трубопровода не предоставляется возможным, поэтому необходимо установить дроссельную шайбу.

Справочным пособием, освещающим во­просы проектирования тепловых сетей, явля­ется «Справочник проектировщика. Проекти­рование тепловых сетей». Справочник может в известной мере рассматриваться как пособие к СНиП II-7.10-62, но не к СНиП Н-36-73, появившимся значительно позже в результате существенной переработки пре­жней редакции норм. За последние 10 лет текст СНиП Н-36-73 подвергался суще­ственным изменениям и дополнениям.

Теплоизоляционные материалы, изделия и конструкции, а также методика их теп­ловых расчетов вместе с указаниями по вы­полнению и приемке изоляционных работ подробно описаны в «Справочнике строи­теля». Аналогичные данные по теп­лоизоляционным конструкциям включены в СН 542-81.

Справочные материалы по гидравличе­ским расчетам, а также по оборудованию и автоматическим регуляторам для тепло­вых сетей, тепловых пунктов и систем тепло­использования содержатся в «Справочнике по наладке и эксплуатации водяных тепло­вых сетей». В качестве источника спра­вочных материалов по вопросам проектиро­вания могут быть использованы книги из серии справочников «Теплоэнергетика и теплотехника». В первой книге «Общие во­просы» приведены правила оформле­ния чертежей и схем, а также данные о тер­модинамических свойствах воды и водяного пара, более подробные данные приведены в. Во вторую книгу серии «Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент» включены данные по теплопровод­ности и вязкости воды и водяного пара, а также по плотности, теплопроводности и теплоемкости некоторых строительных и изоляционных материалов. В четвертой кни­ге «Промышленная теплоэнергетика н тепло­техника» имеется раздел, посвященный теплофикации и тепловым сетям

www.engineerclub.ru

Громов — Водяные тепловые сети (1988)

В книге приведены нормативные материалы, используемые при проектировании тепловых сетей и тепловых пунктов. Даны рекомендации по выбору оборудования и схем теплоснабжения Рассмотрены расчеты, связанные с проектированием тепловых сетей. Приведены сведения о прокладке тепловых сетей, об организации строительства и эксплуатации тепловых сетей и тепловых пунктов. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием тепловых сетей.

Жилищное и промышленное строительство, требования экономии топлива и защиты окружающей среды предопределяют целесообразность интенсивного развития систем централизованного теплоснабжения. Выработка тепловой энергии для таких систем в настоящее время производится теплоэлектроцентралями, котельными районного значения.

Надежная работа систем теплоснабжения при строгом соблюдении необходимых параметров теплоносителя во многом определяется правильным выбором схем тепловых сетей и тепловых пунктов, конструкций прокладки, применяемого оборудования.

Считая, что правильное проектирование тепловых сетей невозможно без знания их устройства, работы и тенденций развития, авторы старались привести в справочном пособии рекомендации по проектированию и дать краткое их обоснование.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ И ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

1.1. Системы централизованного теплоснабжения и их структура

Системы централизованного теплоснабжения характеризуются сочетанием трех основных звеньев: теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплоиспользования (теплопотребления) отдельных зданий или сооружений. В теплоисточниках осуществляется получение теплоты за счет сжигания различных видов органического топлива. Такие теплоисточники называются котельными. В случае использования в теплоисточниках теплоты, выделяемой при распаде радиоактивных элементов, они называются атомными станциями теплоснабжения (ACT). В отдельных системах теплоснабжения используются в качестве вспомогательных возобновляемые источники теплоты - геотермальная энергия, энергия солнечного излучения и т. п.

Если теплоисточник расположен вместе с теплоприемниками в одном здании, то трубопроводы для подачи теплоносителя к теплоприемникам, проходящие внутри здания, рассматриваются как элемент системы местного теплоснабжения. В системах централизованного теплоснабжения теплоисточники располагаются в отдельно стоящих зданиях, а транспорт теплоты от них осуществляется по трубопроводам тепловых сетей, к которым присоединены системы теплоиспользования отдельных зданий.

Масштабы систем централизованного теплоснабжения могут изменяться в широких пределах: от небольших, обслуживающих несколько соседних зданий, до крупнейших, охватывающих ряд жилых или промышленных районов и даже город в целом.

Независимо от масштаба эти системы по контингенту обслуживаемых потребителей подразделяются на коммунальные, промышленные и общегородские. К коммунальным относятся системы, снабжающие теплотой в основном жилые и общественные здания, а также отдельные здания промышленного и коммунально-складского назначения, размещение которых в селитебной зоне городов допускается нормами .

В основу классификации коммунальных систем по их масштабу целесообразно положить принятое в нормах планировки и застройки городов членение территории селитеоной зоны на группы соседних зданий (или кварталы в районах старой застройки), объединяемые в микрорайоны с численностью населения 4 - 6 тыс. чел. в малых городах (с населением до 50 тыс. чел.) и 12-20 тыс. чел. в городах остальных категорий. В последних предусматривается формирование из нескольких микрорайонов жилых районов с численностью населения 25 - 80 тыс. чел. Соответствующие системы централизованного теплоснабжения можно охарактеризовать как групповые (квартальные), микрорайонные и районные.

Теплоисточники, обслуживающие эти системы, по одному на каждую систему, могут быть отнесены соответственно к категории групповых (квартальных), микрорайонных и районных котельных. В крупных и крупнейших городах (с численностью населения соответственно 250-500 тыс. чел. и более 500 тыс. чел.) нормами предусматривается объединение нескольких смежных жилых районов в планировочные районы, ограниченные естественными или искусственными рубежами. В таких городах возможно появление наиболее крупных межрайонных систем коммунального теплоснабжения.

При больших масштабах выработки теплоты, в особенности в общегородских системах, является целесообразной совместная выработка теплоты и электроэнергии. Это обеспечивает существенную экономию топлива по сравнению с раздельной выработкой теплоты в котельных, а электроэнергии - на тепловых электростанциях за счет сжигания тех же видов топлива.

Тепловые электростанции, предназначенные для совместной выработки теплоты и электроэнергии, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Атомные электростанции, использующие теплоту, выделяемую при распаде радиоактивных элементов, для выработки электроэнергии, также иногда целесообразно использовать как теплоисточники в крупных системах теплоснабжения. Эти станции называются атомными теплоэлектроцентралями (АТЭЦ).

Системы централизованного теплоснабжения, использующие ТЭЦ в качестве основных теплоисточников, называются теплофикационными. Вопросы сооружения новых систем централизованного теплоснабжения, а также расширения и реконструкции существующих систем требуют специальной проработки, исходя из перспектив развития соответствующих населенных пунктов на ближайший период A0-15 лет) и расчетный срок 25 - 30 лет).

Нормами предусматривается разработка специального предпроектного документа, а именно схемы теплоснабжения данного населенного пункта. В схеме прорабатывается несколько вариантов технических решений по системам теплоснабжения и на основе технико-экономического сопоставления обосновывается выбор предлагаемого к утверждению варианта.

Последующая разработка проектов теплоисточников и тепловых сетей должна согласно нормативным документам производиться только на основе решений, принятых в утвержденной схеме теплоснабжения данного населенного пункта.

1.2. Общая характеристика тепловых сетей

Тепловые сети могут быть классифицированы по виду используемого в них теплоносителя, а также по его расчетным параметрам (давлениям и температурам). Практически единственными теплоносителями в тепловых сетях являются горячая вода и водяной пар. Водяной пар как теплоноситель повсеместно применяется в теплоисточниках (котельных, ТЭЦ), а во многих случаях - и в системах теплоиспользования, особенно промышленных. Коммунальные системы теплоснабжения оборудуются водяными тепловыми сетями, а промышленные - либо только паровыми, либо паровыми в сочетании с водяными, используемыми для покрытия нагрузок систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Такое сочетание водянки и паровых тепловых сетей характерно также для общегородских систем теплоснабжения.

Водяные тепловые сети большей частью выполняются двухтрубными с сочетанием подающих трубопроводов для подачи горячей воды от теплоисточников до систем теплоиспользования и обратных трубопроводов для возврата охлажденной в этих системах воды к теплоисточникам для повторного подогрева. Подающие и обратные трубопроводы водяных тепловых сетей вместе с соответствующими трубопроводами теплоисточников и систем теплоиспользования образуют замкнутые контуры циркуляции воды. Эта циркуляция поддерживается сетевыми насосами, устанавливаемыми в теплоисточниках, а при больших дальностях транспорта воды - также и на трассе сетей (насосные станции). В зависимости от принятой схемы присоединения к сетям систем горячего водоснабжения различают закрытые и открытые схемы (чаще применяются термины «закрытые и открытые системы теплоснабжения»).

В закрытых системах отпуск теплоты из сетей в системе горячего водоснабжения осуществляется за счет подогрева, холодной водопроводной воды в специальных водонагревателях.

В открытых системах покрытие нагрузок горячего водоснабжения осуществляется за счет подачи потребителям воды из подающих трубопроводов сетей, а в течение отопительного периода - в смеси с водой из обратных трубопроводов систем отопления и вентиляции. Если при всех режимах для горячего водоснабжения может быть использована полностью вода из обратных трубопроводов, то отпадает надобность в обратных трубопроводах от тепловых пунктов до теплоисточника. Соблюдение этих условий, как правило, возможно, только при совместной работе нескольких теплоисточников на общие тепловые сети с возложением покрытия нагрузок горячего водоснабжения на часть этих источников.

Водяные сети, состоящие только из подающих трубопроводов, называются однотрубными и по капитальным вложениям в их сооружение являются наиболее экономичными. Подпитка тепловых сетей в закрытых и открытых системах осуществляется за счет работы подпиточных насосов и установок по подготовке подпиточной воды. В открытой системе их требуемая производительность в 10-30 раз больше, чем в закрытой. В результате при открытой системе большими оказываются капитальные вложения в теплоисточники. Вместе с тем в этом случае отпадает надобность в подогревателях водопроводной воды, а потому существенно снижаются затраты на узлы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям. Таким образом, выбор между открытой и закрытой системами в каждом случае должен обосновываться технико-экономическими расчетами с учетом всех звеньев системы централизованного теплоснабжения. Такие расчеты следует выполнять при разработке схемы теплоснабжения населенного пункта, т. е. до проектирования соответствующих теплоисточников и их тепловых сетей.

В отдельных случаях водяные тепловые сети выполняются трех- и даже четырехтрубными. Такое увеличение количества труб, обычно предусматриваемое лишь на отдельных участках сетей, связано с удвоением либо только подающих (трехтрубные системы), либо как подающих, так и обратных (четырехтрубные системы) трубопроводов для раздельного присоединения к соответствующим трубопроводам систем горячего водоснабжения или систем отопления и вентиляции. Такое разделение существенно облегчает регулирование отпуска теплоты в системы различного назначения, но вместе с тем приводит к значительному увеличению капитальных вложений в сети.

В крупных системах централизованного теплоснабжения возникает потребность в разделении водяных тепловых сетей на несколько категорий, в каждой из которых могут применяться собственные схемы отпуска и транспорта теплоты.

В нормах предусматривается подразделение тепловых сетей на три категории: магистральные от теплоисточников до вводов в микрорайоны (кварталы) или предприятия; распределительные от магистральных сетей до сетей к отдельным зданиям: сети к отдельным зданиям в виде ответвлений от распределительных (или в отдельных случаях от магистральных) сетей до узлов присоединения к ним систем теплоиспользования отдельных зданий. Эти наименования целесообразно уточнить применительно к принятой в § 1.1 классификации систем централизованного теплоснабжения по их масштабу и контингенту обслуживаемых потребителей. Так, если в небольших системах от одного теплоисточника осуществляется подвод теплоты лишь к группе жилых и общественных зданий в пределах микрорайона или производственных зданий одного предприятия, то надобность в магистральных тепловых сетях отпадает и все сети от таких теплоисточников следует рассматривать как распределительные. Такое положение характерно для использования в качестве теплоисточников групповых (квартальных) и микрорайонных котельных, а также промышленных, обслуживающих одно предприятие. При переходе от таких небольших систем к районным, а тем более к межрайонным появляется категория магистральных тепловых сетей, к которым присоединяются распределительные сети отдельных микрорайонов или предприятий одного промышленного района. Присоединение отдельных зданий непосредственно к магистральным сетям, помимо распределительных, по ряду причин крайне нежелательно, а потому применяется очень редко.

Крупные теплоисточники районных и межрайонных систем централизованного теплоснабжения согласно нормам должны размещаться за пределами селитебной зоны в целях сокращения влияния их выбросов на состояние воздушного бассейна этой зоны, а также упрощения систем подачи им жидкого или твердого топлива.

В таких случаях появляются начальные (головные) участки магистральных сетей значительной протяженности, в пределах которых отсутствуют узлы присоединения распределительных сетей. Такой транспорт теплоносителя без попутной раздачи его потребителям называется транзитом, при этом соответствующие головные участки магистральных тепловых сетей целесообразно выделить в особую категорию транзитных.

Наличие транзитных сетей существенно ухудшает технико-экономические показатели транспорта теплоносителя, особенно при протяженности этих сетей в 5 - 10 км и более, что характерно, в частности, при использовании в качестве теплоисточников атомных ТЭЦ или станций теплоснабжения.

1.3. Общая характеристика тепловых пунктов

Существенным элементом систем централизованного теплоснабжения являются установки, размещаемые в узлах присоединения к тепловым сетям местных систем теплоиспользования, а также на стыках сетей различных категорий. В таких установках осуществляются контроль работы тепловых сетей и систем тёплоиспользования и управление ими. Здесь производится измерение параметров теплоносителя — давлений, температур, а иногда и расходов - и регулирование отпуска теплоты на различных уровнях.

От работы таких установок зависят в значительной мере надежность и экономичность систем теплоснабжения в целом. Эти установки в нормативных документах называются тепловыми пунктами (ранее применялись также наименования «узлы присоединения местных систем тёплоиспользования», «тепловые центры», «абонентские установки» и т. п.).

Однако принятую в тех же документах классификацию тепловых пунктов целесообразно несколько уточнить, поскольку в них все тепловые пункты относятся либо к центральным (ЦТП), либо к индивидуальным (ИТП). К последним относятся только установки с узлами присоединения к тепловым сетям систем тёплоиспользования одного здания или их части (в крупных зданиях). Все остальные тепловые пункты независимо от количества обслуживаемых зданий относятся к центральным.

В соответствии с принятой классификацией тепловых сетей, а также различных ступеней регулирования отпуска теплоты применяется следующая терминология. В части тепловых пунктов:

местные тепловые пункты (МТП), обслуживающие системы тёплоиспользования отдельных зданий;

групповые или микрорайонные тепловые пункты (ГТП), обслуживающие группу жилых зданий или все здания в пределах микрорайона;

районные тепловые пункты (РТП), обслуживающие все здания в пределах жилого

В части ступеней регулирования:

центральное - только на теплоисточниках;

районное, групповое или микрорайонное - на соответствующих тепловых пунктах (РТП или ГТП);

местное - на местных тепловых пунктах отдельных зданий (МТП);

индивидуальное на отдельных теплоприемниках (приборах систем отопления, вентиляции или горячего водоснабжения).

Тепловые сети справочное пособие по проектированию

Главная Математика, химия, физика Проектирование системы теплоснабжения больничного комплекса

27. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям Учебное пособие для вузов, М.: Энергоатомиздат. 1985.

28. Иванов В.Д., Гладышей Н.Н., Петров А.В., Казакова Т.О. Инженерные расчеты и методы испытаний тепловых сетей Конспект лекций. СПб.: СПб ГГУ РП. 1998.

29. Инструкция по эксплуатации тепловых сетей М.: Энергия 1972.

30. Правила техники безопасности при обслуживании тепловых сетей М: Атомиздат. 1975.

31. Юренев В.Н. Теплотехнический справочник в 2-х томах М.; Энергия 1975, 1976.

32. Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий. М.: Энергия 1979.

33. Шубин Е.П. Основные вопросы проектирования систем теплоснабжения. М.: Энергия. 1979.

34. Методические указания по составлению отчета электростанции и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования. РД 34.0К.552-95. CПO ОРГРЭС М: 1995.

35. Методика определения удельных расходов топлива на тепло в зависимости от параметров пара, используемого для целей теплоснабжения РД 34.09.159-96. CПО ОРГРЭС. М.: 1997

36. Методические указания по анализу изменения удельных расходов топлива на энергостанциях и в энергообъединениях. РД 34,08.559-96 СПО ОРГРЭС. М.: 1997.

37. Кутовой Г. П., Макаров А. А., Шамраев Н.Г. Создание благоприятной базы для развития российской электроэнергетики на рыночной основе «Теплоэнергетика». №11, 1997. с.2-7.

38. Бушуев В.В., Громов Б.Н., Доброхотов В.Н., Пряхин В.В., Научно- технические и организационно-экономические проблемы внедрения энергосберегающих технологий. «Теплоэнергетика». №11. 1997. с.8-15.

39. Астахов H.Л, Калимов В.Ф., Киселев Г.П. Новая редакция методических указаний по расчету показателей тепловой экономичности оборудования ТЭС. «Энергосбережение и водоподготовка». № 2, 1997, с 19-23.

Ekaterina Igorevna Tarasevich
Россия

Главный редактор —

кандидат биологических наук

НОРМАТИВНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ЧЕРЕЗ ТЕПЛОИЗОЛИРУЕМУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

В статье рассматривается изменение ряда опубликованных нормативных документов для тепловой изоляции систем теплоснабжения, которые направлены на то, чтобы обеспечить долговечность работы системы. Данная статья посвящена исследованию влияния среднегодовой температуры тепловых сетей на тепловые потери. Исследование относится к системам теплоснабжения и термодинамике. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей.

Актуальность работы определяется тем, что она обращается к малоисследованным проблемам в системе теплоснабжения. Качество теплоизоляционных конструкций зависит от тепловых потерь системы. Правильное проектирование и расчет теплоизоляционной конструкции намного важнее, чем просто выбор изоляционного материала. Приведены результаты сравнительного анализа тепловых потерь.

Методы тепловых расчетов вычисления теплопотерь трубопроводов тепловых сетей основаны на применении нормативной плотности теплового потока через поверхность теплоизоляционной конструкции. В настоящей статье на примере трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией был проведен расчет тепловых потерь.

В основном сделан следующий вывод: в действующих нормативных документах приведены суммарные величины плотности тепловых потоков для подающего и обратного трубопроводов. Встречаются случаи, когда диаметры подающего и обратного трубопроводов не одинаковы, в одном канале могут быть проложены как три, так и более трубопроводов, следовательно, необходимо использовать предыдущий стандарт. Суммарные величины плотности тепловых потоков в нормах могут быть разделены между подающим и обратным трубопроводам в тех же пропорциях, что и в замененных нормах.

Ключевые слова

Литература

СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция. – М: Минрегион России, 2011. – 56 с.

СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. — 29 с.

СП 41-103-2000. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. М: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2001. 47 с.

ГОСТ 30732-2006. Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. – М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2007, 48 с.

Нормы проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования электростанций и тепловых сетей. М.: Госстройиздат, 1959. – URL: http://www.politerm.com.ru/zuluthermo/help/app_thermoleaks_year1959.htm

СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов/Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1998. 32 с.

Беляйкина И.В., Витальев В.П., Громов Н.К. и др.; Под ред. Громова Н.К.; Шубина Е.П. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию. М.: Энергоатомиздат, 1988. – 376 с.

Ионин А.А., Хлыбов Б. M., Братенков В. H., Терлецкая E. H.; Под ред. А.А. Ионина. Теплоснабжение: Учебник для вузов. M.: Стройиздат, 1982. 336 с.

Lienhard, John H., A heat transfer textbook / John H. Lienhard IV and John H. Lienhard V, 3rd ed. Cambridge, MA:Phlogiston Press, 2003

Silverstein, C.C., “Design and Technology of Heat Pipes for Cooling and HeatExchange,” Taylor & Francis, Washington DC, USA, 1992

European Standard EN 253 District heating pipes — Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks — Pipe assembly of steel service pipe, polyurethane thermal insulation and outer casing of polyethylene.

European Standard EN 448 District heating pipes. Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks. Fitting assemblies of steel service pipes, polyurethane thermal insulation and outer casing of polyethylene

DIN EN 15632-1:2009 District heating pipes — Pre-insulated flexible pipe systems — Part 1: Classification, general requirements and test methods

Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети Учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2001. 472 с.

СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. Актуализированная редакция. – М: Минрегион России, 2012. – 78 с.

СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. – М: Госстрой России, 2004. – 41 с.

Николаев А.А.Проектирование тепловых сетей (Справочник проектировщика) / А.А.Николаев [и др.]; под ред. А.А.Николаева. – М.: НАУКА, 1965. – 361 с.

Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети: Учебник. М.: Инфра-М, 2006. – 480 c.

Козин В. Е., Левина Т. А., Марков А. П., Пронина И. Б., Слемзин В. А. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1980. – 408 c.

Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1985. 232 с.

• На текущий момент ссылки отсутствуют.

Определение коэффициентов местных потерь в тепловых сетях промпредприятий

Дата публикации : 06.02.2017 2017-02-06

Статья просмотрена: 186 раз

Библиографическое описание:

Ушаков Д. В., Снисарь Д. А., Китаев Д. Н. Определение коэффициентов местных потерь в тепловых сетях промпредприятий // Молодой ученый. — 2017. — №6. — С. 95-98. — URL https://moluch.ru/archive/140/39326/ (дата обращения: 13.07.2018).

В статье представлены результаты анализа фактических значений коэффициента местных потерь, используемого при проектировании тепловых сетей на стадии предварительного гидравлического расчета. На основе анализа фактических проектов, получены осредненные значения для сетей промплощадок с делением на магистрали и ответвления. Найдены уравнения, позволяющие рассчитать коэффициент местных потерь в зависимости от диаметра трубопровода сети.

Ключевые слова : тепловые сети, гидравлический расчет, коэффициент местных потерь

При гидравлическом расчете тепловых сетей возникает необходимость в задании коэффициента α , учитывающего долю потерь давления в местных сопротивлениях . В современных нормативах, выполнение которых является обязательными при проектировании, про нормативный метод гидравлического расчета и конкретно коэффициент α не сказано. В современной справочной и учебной литературе приводятся, как правило, значения, рекомендованные отмененным СНиП II-36–73*. В табл. 1 представлены значения α для водяных сетей.

Коэффициент α для определения суммарных эквивалентных длин местных сопротивлений

Тип компенсаторов

Условный проход трубопровода, мм

Разветвленные тепловые сети

П-образные с гнутыми отводами

П-образные со сварными или крутоизогнутыми отводами

П-образные со сварными отводами

Из таблицы 1 следует, что значение α может находиться в интервале от 0,2 до 1. Прослеживается увеличение значения с ростом диаметра трубопровода.

В литературе для предварительных расчетов, когда не известны диаметры труб, долю потерь давления в местных сопротивлениях рекомендуют определять по формуле Б. Л. Шифринсона

где z - коэффициент, принимаемый для водяных сетей 0,01; G - расход воды, т/ч.

Результаты расчетов по формуле (1) при различных расходах воды в сети, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость α от расхода воды

Из рис. 1 следует, что значение α при больших расходах может быть и больше 1, а при малых меньше 0,1. Например, при расходе 50 т/ч, α=0,071.

В литературе приведено выражение для коэффициента местных потерь

где - эквивалентная длина участка и его длина соответственно, м; - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; λ - коэффициент гидравлического трения.

При проектировании водяных тепловых сетей при турбулентном режиме движения для нахождения λ , используют формулу Шифринсона. Принимая значение эквивалентной шероховатости k э =0,0005 мм, формула (2) преобразуется к виду

.(3)

Из формулы (3) следует, что α зависит от длины участка, его диаметра и суммы коэффициентов местных сопротивлений, которые определяются конфигурацией сети. Очевидно, что значение α увеличивается при уменьшении длины участка и увеличении диаметра.

С целью определения фактических коэффициентов местных потерь α , были рассмотрены существующие проекты водяных тепловых сетей промышленных предприятий различного назначения. Располагая бланками гидравлического расчета, для каждого участка определялся коэффициент α по формуле (2). Отдельно по магистрали и ответвлениям находились средневзвешенные значения коэффициента местных потерь для каждой сети. На рис. 2 представлены результаты расчетов α по расчетным магистралям для выборки из 10 схем сетей, а на рис. 3 для ответвлений.

Рис. 2. Фактические значения α по расчетным магистралям

Из рис. 2 следует, что минимальное значение 0,113, максимальное 0,292, а среднее значение по всем схемам составляет 0,19.

Рис. 3. Фактические значения α по ответвлениям

Из рис. 3 следует, что минимальное значение 0,118, максимальное 0,377, а среднее значение по всем схемам составляет 0,231.

Сопоставляя полученные данные с рекомендуемыми, можно сделать следующие выводы. Согласно табл. 1 для рассмотренных схем значение α =0,3 для магистралей и α=0,3÷0,4 для ответвлений, а средние фактические составляют 0,19 и 0,231, что несколько меньше рекомендуемых. Диапазон изменения фактических значений α не превышает рекомендуемых, т.е табличные значения (табл.1) можно трактовать как «не более».

Для каждого диаметра трубопровода были определены средние значения α по магистралям и ответвлениям. Результаты расчета представлены в табл. 2.

Значения фактических коэффициентов местных потерь α

Из анализа таблицы 2 следует, что с увеличением диаметра трубопровода значение коэффициента α увеличивается. Методом наименьших квадратов были получены линейные уравнения регрессии для магистрали и ответвлений в зависимости от наружного диаметра :

На рис. 4 представлены результаты расчетов по уравнениям (4),(5), и фактические значения для соответствующих диаметров.

Рис. 4. Результаты расчетов коэффициентов α по уравнениям (4),(5)

На основе анализа реальных проектов тепловых водяных сетей промплощадок, получены осредненные значения коэффициентов местных потерь с делением на магистрали и ответвления. Показано, что фактические значения не превышают рекомендуемые, а средние, незначительно меньше. Получены уравнения, позволяющие рассчитать коэффициент местных потерь в зависимости от диаметра трубопровода сети для магистралей и ответвлений.

1. Копко, В. М. Теплоснабжение: курс лекций для студентов специальности 1–700402 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» высших учебных заведений / В. М. Копко. - М: Изд-во АСВ, 2012. - 336с.
2. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / Н. К. Громов [и др.]. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376с.
3. Козин, В. Е. Теплоснабжение: учебное пособие для студентов вузов / В. Е. Козин. - М.: Высш. школа, 1980. - 408с.
4. Пустовалов, А. П. Повышение энергоэффективности инженерных систем зданий посредством оптимального выбора регулирующих клапанов / А. П. Пустовалов, Д. Н. Китаев, Т. В. Щукина // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Высокие технологии. Экология. - 2015. - № 1. - С. 187–191.
5. Семенов, В. Н. Влияние энергосберегающих технологий на развитие тепловых сетей / В. Н. Семенов, Э. В. Сазонов, Д. Н. Китаев, О. В. Тертычный, Т. В. Щукина // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2013. - № 8(656). - С. 78–83.
6. Китаев, Д. Н. Влияние современных отопительных приборов на регулирование тепловых сетей / Д. Н. Китаев //Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2014. - Т.2. - № 4(17). - С. 49–55.
7. Китаев, Д. Н. Вариантное проектирование систем теплоснабжения с учетом надежности тепловой сети / Д. Н. Китаев, С. Г. Булыгина, М. А. Слепокурова // Молодой ученый. - 2010. - № 7. - С. 46–48.
Какие законы подписал Владимир Путин в последний день уходящего года К концу года всегда скапливается куча дел, которые хочется завершить до боя курантов. Ну, чтобы не тащить в новый год старые долги. Госдума […]
8. Организация ФГКУ "ГЦ ВВЭ" Минобороны России Юридический адрес: 105229, МОСКВА Г, ГОСПИТАЛЬНАЯ ПЛ, 1-3, СТР.5 ОКФС: 12 - Федеральная собственность ОКОГУ: 1313500 - Министерство обороны Российской Федерации […]

Энергия – это основной продукт, который научился создавать человек. Он необходим как для бытовой жизнедеятельности, так и для промышленных предприятий. В этой статье мы расскажем о нормах и правилах проектирования и строительства наружных тепловых сетей.

Что такое теплосеть

Это совокупность трубопроводов и устройств, которые занимаются воспроизведением, транспортировкой, хранением, регулированием и обеспечением всех пунктов питания теплом посредством горячей воды или пара. От источника энергии она попадает в линии передачи, а затем распределяется по помещениям.

Что входит в конструкцию:

• трубы, которые проходят предварительную обработку от коррозии, а также подвергаются утеплению – обшивка может быть не на всем протяжении пути, а только на том участке, который располагается на улице;
• компенсаторы – устройства, которые отвечают за перемещение, температурные деформации, вибрации и смещения вещества внутри трубопровода;
• крепежная система – в зависимости от типа монтажа бывает разных вариантов, но в любом случае необходимы опорные механизмы;
• траншеи для укладки – обустраиваются бетонные желоба и тоннели, если прокладка происходит наземная;
• запорная или регулирующая арматура – временно прекращает напор или способствует его уменьшению, перекрытию потока.

Также проект теплоснабжения здания может содержать дополнительное оборудование внутри инженерной системы отопления и подачи горячей воды. Так проектирование делится на две части – наружная и внутренняя теплосеть. Первая может идти от центральных магистральных трубопроводов, а может – от теплового узла, котельной. Внутри помещения также есть системы, которые регулируют количества тепла в отдельных комнатах, цехах – если вопрос касается промышленных предприятий.

Классификация теплосетей по основным признакам и основные методы проектирования

Есть несколько критериев, по которым может различаться система. Это и способ их размещения, и назначение, и район теплоснабжения, их мощность, а также множество дополнительных функций. Проектировщик в момент проектирования системы теплоснабжения обязательно узнает у заказчика какой объем энергии ежесуточно должна транспортировать линия, сколько выходных отверстий иметь, какие условия эксплуатации будут – климатические, метеорологические, а также как не испортить городскую застройку.

Согласно этим данным можно выбрать один из типов прокладки. Рассмотрим классификации.

По типу укладки

Различают:

• Воздушные, они же надземные.

Применяется такое решение не слишком часто из-за трудностей монтажа, сервисного обслуживания, ремонта, а также из-за неприглядного вида таких мостов. К сожалению, проект обычно не включает декоративные элементы. Это обусловлено тем, что коробы и другие конструкции для маскировки часто препятствуют доступу к трубам, а также мешают своевременно увидеть проблему, например, протеку или трещину.

Решение проектирования воздушных теплосетей принимают после инженерных изысканий на предмет обследования районов с сейсмической активностью, а также высоким уровнем залегания грунтовых вод. В таких случаях нет возможности копать траншеи и проводить наземную укладку, так как это может быть непродуктивно – природные условия могут повредить обшивку, влажность повлияет на ускоренную коррозию, а подвижность грунтов приведет к изломам трубы.

Еще одна рекомендация для проведения надземных конструкций – это плотная жилая застройка, когда просто нет возможности копать ямы, или в случае, когда на этом месте уже существует одна или несколько линий действующих коммуникаций. При проведении земельных работ в этом случае велик риск повредить инженерные системы города.

Монтируются воздушные теплосети на металлические опоры и столбы, где крепятся на обручи.

• Подземные.

Они, соответственно, прокладываются под землей или на ней. Существует два варианта проекта системы теплоснабжения – когда укладка осуществляется канальным способом и бесканальным.

В первом случае прокладывается бетонный канал или тоннель. Бетон армируется, могут использоваться заранее заготовленные кольца. Это защищает трубы, обмотку, а также облегчает процесс проверки и обслуживания, так как вся система находится в чистоте и сухости. Защита происходит одновременно от влаги, грунтовых вод и подтоплений, а также от коррозии. В том числе такие меры предосторожности помогают предотвратить механическое влияние на линию. Каналы могут быть монолитной заливки бетоном или сборные, их второе название – лотковые.

Бесканальный способ менее предпочтителен, но он занимает гораздо меньше времени, трудозатрат и материальных средств. Это экономически эффективный способ, но сами трубы используются не обычные, а специальные – в защитной оболочке или без нее, но тогда материал должен быть из поливинилхлорида или с его добавлением. Затрудняется процесс ремонта и монтажа, если предполагается реконструкция сети, расширение теплосети, так как нужно будет вновь совершать земельные работы.

По типу теплоносителя

Транспортироваться могут два элемента:

• Горячая вода.

Она передает тепловую энергию и может попутно служить в целях водоснабжения. Особенность в том, что такие трубопроводы не укладываются в одиночку, даже магистральные. Их необходимо проводить в количестве, кратном двум. Обычно это двухтрубные и четырехтрубные системы. Это требование обусловлено тем, что нужна не только подача жидкости, но и ее отвод. Обычно холодный поток (обратка) возвращается на тепловой пункт. В котельной происходит вторичная обработка – фильтрация, а затем нагрев воды.

Это более трудные в проектировании теплосети – пример их типового проекта содержит условия защиты труб от сверхгорячих температур. Дело в том, что паровой носитель гораздо горячее, чем жидкость. Это дает увеличенный КПД, но способствует деформации трубопровода, его стенок. Это можно предотвратить, если использовать качественные стройматериалы, а также регулярно следить за возможными изменениями в давлении напора.

Также опасно еще одно явление – образование конденсата на стенках. Необходимо сделать обмотку, которая будет отводить влагу.

Опасность также подстерегает в связи с возможными травмами при обслуживании и прорыве. Ожог паром очень сильный, а так как вещество передается под давлением, то может привести к значительным повреждениям кожных покровов.

По схемам проектирования

Также эту классификацию можно назвать – по значению. Различают следующие объекты:

• Магистральные.

Они имеют одну только функцию – транспортировка на длительные расстояния. Обычно это передача энергии от источника, котельной, до распределительных узлов. Здесь могут находиться теплопункты, которые занимаются разветвлением трасс. Магистрали имеют мощные показатели – температура содержимого до 150 градусов, диаметр труб – до 102 см.

• Распределительные.

Это менее значительные линии, цель которых – доставить горячую воду или пар к жилым зданиям и промышленным предприятиям. По сечению они могут быть различные, его выбирают в зависимости от проходимости энергии в сутки. Для многоквартирных домов и заводов используют обычно максимальные значения – они не превышают 52,5 см в диаметре. В то время как для частных владений жители обычно подводят небольшой трубопровод, который может утолить их нужды в тепле. Температурный режим обычно не превышает 110 градусов.

• Квартальные.

Это подтип распределительных. Они обладают теми же техническими характеристиками, но служат цели распределения вещества по зданиям одной жилой застройки, квартала.

• Ответвления.

Они предназначены для соединения магистрали и теплопункта.

По источнику тепла

Различают:

• Централизованные.

Исходная точка теплоотдачи – это крупная станция обогрева, которая питает весь город или большую его часть. Это могут быть ТЭЦ, большие котельные, атомные станции.

• Децентрализованные.

Они занимаются транспортированием от небольших источников – автономных теплопунктов, которые могут снабжать только маленькую жилую застройку, один многоквартирный дом, конкретное промышленное производство. Автономные источники питания, как правило, не нуждаются в участках магистралей, так как они находятся рядом с объектом, сооружением.

Этапы составления проекта теплосети

• Сбор исходных данных.

Заказчик предоставляет техническое задание проектировщику и самостоятельно или посредством сторонних организаций составляет список сведений, которые понадобятся в работе. Это количество теплоэнергии, которая требуется в год и ежесуточно, обозначение точек питания, а также условия эксплуатации. Здесь же могут находиться предпочтения по максимальной стоимости всех работ и используемые материалы. Первым делом в заказе должно быть указано, для чего необходима теплосеть – жилые помещения, производство.

• Инженерные изыскания.

Работы проводятся как на местности, так и в лабораториях. Затем инженер заполняет отчеты. В систему проверок включена почва, свойства грунта, уровень грунтовых вод, а также климатические и метеорологические условия, сейсмическая характеристика района. Для работы и оформления отчетности понадобится связка + + . Эти программы обеспечат автоматизацию всего процесса, а также соблюдение всех норм и стандартов.

• Проектирование инженерной системы.

На этой стадии составляются чертежи, схемы отдельных узлов, выполняются расчеты. Настоящий проектировщик всегда использует качественный софт, например, . Программное обеспечение предназначено для работы с инженерными сетями. С его помощью удобно проводить трассировку, создавать колодцы, указывать пересечения линий, а также отмечать сечение трубопровода и делать дополнительные отметки.

Нормативные документы, которыми руководствуется проектировщик – СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и приборов».

На этом же этапе оформляется строительная и проектная документация. Чтобы соблюсти все правила ГОСТ, СП и СНиП, необходимо пользоваться программой или . Они автоматизируют процесс заполнения бумаг по стандартам законодательства.

• Согласование проекта.

Сначала макет предлагают заказчику. В этот момент удобно использовать функцию 3D-визуализации. Объемная модель трубопровода нагляднее, в ней видны все узлы, которые не заметны на чертеже человеку, которые не знаком с правилами черчения. А для профессионалов трехмерный макет необходим, чтобы внести коррективы, предусмотреть нежелательные пересечения. Такой функцией обладает программа . В ней удобно составлять всю рабочую и проектную документацию, чертить и производить базовые расчеты, используя встроенный калькулятор.

Затем согласование должно пройти в ряде инстанций городской управы, а также пройти экспертную оценку независимым представителем. Удобно использовать функцию электронного документооборота. Особенно это актуально, когда заказчик и исполнитель находятся в разных городах. Вся продукция компании «ЗВСОФТ» взаимодействует с распространенными инженерными, текстовыми и графическими форматами, поэтому команда проектировщиков может использовать данное программное обеспечение для обработки данных, полученных из разных источников.

Состав типового проекта тепловой сети и пример теплотрасс

Основные элементы трубопровода в основном выпускаются изготовителями в готовом виде, поэтому остается только правильно расположить и смонтировать их.

Рассмотрим содержание деталей на примере классической системы:

• Трубы. Их диаметр мы рассмотрели выше в связи с типологией конструкций. А длина имеет стандартные параметры – 6 и 12 метров. Можно заказать индивидуальную нарезку на заводе, но стоить это будет значительно дороже.
  Важно использовать новые изделия. Лучше применять те, которые выпускаются сразу с изоляцией.
• Элементы соединения. Это колена под углом в 90, 75, 60, 45 градусов. В эту же группу входят: отводы, тройники, переходы и крышки на конец трубы.
• Запорная арматура. Ее предназначение – перекрытие воды. Замки могут находиться в специальных коробах.
• Компенсатор. Он требуется на всех участках поворота трассы. Они снимают связанные с давлением процессы расширения и деформации трубопровода.

Делайте проект теплосети качественно вместе с программными продуктами от «ЗВСОФТ».