Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения в городе Соколе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание разрабатываемой системы теплоснабжения

1.1 Общая характеристика системы теплоснабжения

1.2 Описание источника теплоснабжения

1.3 Описание тепловых сетей системы теплоснабжения

1.4 Тепловые нагрузки потребителей тепловой энергии

1.5 Выводы

2. Расчёт гидравлического режима тепловой сети

2.1 Общие сведения программно-расчетном комплексе для систем теплоснабжения ZuluThermo 7.0

2.1.1 Основные формулы, используемые при расчетах

2.2 Гидравлический расчет тепловой сети

2.3 Расчёт диаметров дроссельных диафрагм и сопел элеваторов

2.4 Построение пьезометрического графика

3. Анализ основных параметров системы теплоснабжения

3.1 Анализ потребителей

3.1.1 Схемы подключения потребителей

3.1.2 Определение расхода теплоносителя

3.1.3 Скорость движения теплоносителя

4. Технико-экономические рекомендации по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения

4.1 Регулировка гидравлического режима тепловой сети

4.2 Расчёт тарифа на тепловую энергию

5. Безопасность жизнедеятельности при выполнении земельных работ

5.1 Общие требования к технике безопасности

5.2 Требования к земляным работам в обычных условиях

5.3 Требования к земляным работам в зимних условиях

5.4 Требования к земляным работам при сооружении обетонированных или балластируемых утяжеляющими грузами трубопроводов

5.5 Требования к земляным работам при бурении скважин и установки свай для надземной прокладки трубопроводов

5.6 Требования к земляным работам при засыпке траншеи

6. Автоматизация котельного агрегата

6.1 Общие сведения

6.2 Технологическая схема автоматизации котельного агрегата

6.3 Технико-экономическая оценка автоматизации

Заключение

Список использованных источников



Введение

В настоящее время значимость энергетического и технического обеспечения очень важна в экономическом и политическом развитии. В России вопрос энергетического развития стоит очень остро, так как большая часть мировых энергоресурсов находиться здесь. Наша страна занимает одно из первых мест в мире по потреблению энергоресурсов [9].

Большая часть территории России имеет суровые климатические условия, поэтому важной задачей является обеспечение потребителей тепловой энергией. В нашей стране широкое развитие получили централизованные системы теплоснабжения. Услугами централизованного теплоснабжения в нашей стране пользуются около 110 млн. чел. (75% всего населения страны). Уровень охвата теплоснабжением жилищного фонда страны составляет в среднем по нагрузке отопления - 80% и по нагрузке на горячее водоснабжения - 63% [8].

Тепловое хозяйство России в течение длительного времени развивалось по пути концентрации тепловых нагрузок, централизации теплоснабжения и комбинированной выработки тепловой, и электрической энергии.

Около 50% эксплуатационных затрат в системах теплоснабжения страны, уходит на обслуживание тепловых сетей. Протяженность тепловых сетей, нуждающихся в ремонте, реконструкции и модернизации - 46 021 км (27% суммарной протяженности всех тепловых сетей в РФ). Протяженность ветхих тепловых сетей, имеющих 100% фактический износ - 31 329 км (18%).

Развитие теплофикации способствует решению множественных важных хозяйственных и социальных проблем таких, как повышение тепловой и общей экономичности электроэнергетического производства энергии, обеспечение экономического и качественного теплоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных комплексов, улучшение экологической обстановки в городах и промышленных районах страны, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве.

При всем этом, в теплоснабжении России сохраняется главная проблема - низкая эффективность использования энергетических ресурсов, износ тепловых сетей. Решением по повышению эффективности энергетического хозяйства - совершенствования организационной, нормативной и правовой базы, разработки новых подходов к тарифному регулированию, технического перевооружения отрасли внедрение программ и мероприятий, позволяющих получить качественное, бесперебойное, дешёвое снабжение потребителей теплом и горячей водой.

Детальные обследования систем теплоснабжения в ряде районов показывают, что большинство из систем имеют примерно одинаковые недостатки в устройстве и эксплуатации, частичное устранение которых позволило бы снизить расход тепловой энергии на теплоснабжение зданий. Поэтому разработка и внедрение энергосберегающих мероприятий является актуальными вопросами рациональной эксплуатации теплоэнергетических установок.

Целью дипломной работы является разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения в городе Соколе. Котельная снабжает вблизи лежащий район тепловой энергией на отопление и горячее водоснабжение.

Поставленная цель дипломной работы предполагает:

- обследование и описание системы теплоснабжения;

- расчёт гидравлического режима тепловой сети;

- разработка мероприятий по регулировке гидравлического режима;

- расчет тарифа

- раздел по автоматизации;

- раздел по технике безопасности.



1. Описание разрабатываемой системы теплоснабжения

1.1 Общая характеристика системы теплоснабжения

Котельная на улице Литейная расположена в г. Сокол Сокольского района Вологодской области. Основные параметры климата для г. Вологды согласно [1] следующие: средняя температура наиболeе холодной пятидневки - 32 ⁰С; средняя температура наиболее холодного месяца (январь) - 12,8 ⁰С; средняя температура за отопитeльный период - 4,1 ⁰С; продолжительность отопительного периода 231 день.

В перспективе котельная будет снабжать тепловой энергией 154 объект. В настоящее время единой централизованной системой теплоснабжения город Сокол не обустроен. Одноэтажные здания индивидуальной застройки и, частично, двухэтажные деревянные здания имеют печное отопление или автономные газовые источники теплоты. Двух-трех-пятиэтажные капитальные жилые и общественные здания снабжаются теплом централизованно: от отдельно стоящих квартальных или производственных котельных. Производственные здания предприятий местной промышленности снабжаются теплом от собственных источников теплоты. В последнее время наблюдается тенденция стихийного перехода капитальных жилых зданий на автономные газовые источники теплоты с последующим отключением от систем централизованного отопления и горячего водоснабжения.

Тепловые сети преимущественно наземной прокладки. Общая протяженность тепловых сетей 17,6 км в однотрубном исчислении, из них 3,4 км - магистральные тепловые сети и 14,2 км - внутриквартальные тепловые сети. Система теплоснабжения потребителей закрытого типа. Отпуск тепла осуществляется в виде горячей воды по температурному графику 115-70°С.

Система теплоснабжения состоит из следующих элементов:

- источника теплоснабжения (котельная), вырабатывающего тепловую энергию для теплоснабжения;

- тепловые сети, соединяющие источник теплоснабжения с тепловыми пунктами;

- систем отопления потребителей теплоты, которые служат для передачи ее на нагревание внутреннего воздуха помещений зданий.

Годовые расходы тепла жилыми и общественными зданиями определялись по справочным данным исходя из расчетной нагрузки, число часов работы, режима и т.д.

1.2 Описание источника теплоснабжения

В состав водогрейной блочно - модульной котельной входит:

- Котел водогрейный;

- Вентилятор дутьевой;

- Насос подпиточный;

- Насос сетевой;

- Химическая водоподготовка на комплексонах;

- Бак запаса химически очищенной воды;

- Грязевик тепловых пунктов.

Котельная установка в полной заводской готовности состоят из блок-модулей:

- Блок-модуль котлоагрегатов на газовом топливе;

- Блок-модуль насосов;

- Блок-модуль водоподготовки;

- Блок-модуль бытовых помещений.

Блочно-модульное здание котельной состоит из 4 транспортабельных блок - модулей. Блок - модули, на месте эксплуатации соединяют вместе, представляют собой малогабаритные помещения, внутри которых смонтировано котельное и вспомогательное оборудование и средства автоматики, вентиляции и осветительная сеть.

Каркасом блок - модуля является металлическая пространственная конструкция, выполненная на основании - платформе. Конструкция модуля позволяет воспринимать снеговые, ветровые нагрузки, вес сэндвич - панелей и усилия, возникающие при подъеме блок - модулей.

Основание блок - модулей выполнено в виде горизонтальной платформы из швеллера. Балки пола изготовлены из прокатных швеллеров и уголков. Пол здания многослойный, состоящий из: подшивки - стального листа, утеплителя и покрытия пола, выполненного из листов стали. В качестве утеплителя применены негорючие полужесткие минераловатные плиты на основе базальтового волокна.

Стены здания навесные, крепятся к каркасу самонарезными винтами с шайбами. Наружные стены выполнены из панелей, утеплитель, обшитый тонким металлическим профилированным листом. Теплоизоляцией являются жесткие минераловатные плиты на синтетической основе.

Кровля двускатная с неорганизованным водостоком, состоящая из панелей. Панели крепятся к балкам и прогонам самонарезными винтами с шайбами. Все угловые и коньковые стыки панелей закрыты нащельниками. Крепление нащельников производится заклепками.

Блок - модули соединены между собой по их длинной стороне. Стыки заделывают уплотняющим материалом и покрывают съемными накладками. За пределами блок - модулей находятся газоходы и дымовая труба.

В блок - модулях установлены алюминиевые окна и дверь, открывающаяся наружу. Площадь остекления в котельной обеспечивает нормативные требования по площади легкосбрасываемых ограждающих конструкций и освещенности помещения. Освящение модулей - электрическое, оборудованное энергосберегающими лампами.

В каждом блоке котельной размещено по одному котлоагрегату, работающему на газовом топливе. В блоке водоумягчительной установки смонтировано оборудование по схеме одноступенчатого натрий - катионирования. В блоке насосов размещены: подпиточные и сетевые насосы. В блоке электрощитовой имеется общекотельный щит управления электричеством. Каждый котел соединен газоходом с общей металлической дымовой трубой, размещенной вне здания котельной. Так же возможно увеличение теплопроизводительности котельной, путем присоединения к ней дополнительных блок - модеулей котлоагрегатов.

Блочно модульная котельная будет оборудована тремя водогрейными котлами марки Polykraft серии Duotherm 6000. Технические характеристики котлов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики котлов марки Polykraft серии Duotherm 6000.

Наименование	Модель	Duotherm 6000
1	2	4
Теплопроизводительность ном.	кВт	6000
Диапазон регулирования	%	30...100
Давление рачетное воды на входе в котёл	МПа	0,6
Гидравлическое сопротивление	МПа	0,025
Водяной объём котла	м3	6,5
Tемпература воды на входе в котел	°C	70
Tемпература воды на выходе из котла	°C	115/95
Расход воды через котел	т/час	114,6/206,4
Расчетное аэродинамическое сопротивление:	- природный газ	mbar	13
Габариты топки:	- длина	мм	4675
	- диаметр	мм	1222
Толщина поворотной камеры	мм	435
Мин. длина пламенной головы горелки	мм	550
КПД	- газ	%	92
Расход топлива:	- природный газ	м3/час	650,5
Температура уходящих газов	- природный газ	°C	180
Габариты котла:	- длина	мм	5825
	- ширина	мм	2192
	- высота	мм	2450



1.3 Описание тепловых сетей системы теплоснабжения

Тепловая сеть котельной на улице Литейной имеет следующие характеристики. Конструктивно сеть выполнена двухтрубной тупиковой из труб стальных электросварных по ГОСТ 10704-63. Прокладка тепловых сетей, большей частью, выполнена наземной на низких опорах, незначительно подземно, в непроходных каналах. Общее количество объектов теплопотребления 154. Общая длина тепловых сетей 17684 метра. Внутренние диаметры трубопроводов от 20 до 500 мм, преимущественно 80 мм. Максимальное расстояние от котельной до потребителя 3429 метров. Минимальное расстояние от котельной до теплового пункта 529 метров. Минимальное расстояние от котельной до потребителя 145 метров. Нагрузка на отопление 13,85 Гкал/час и нагрузка на ГВС 4,33 Гкал/час. Общий расход сетевой воды составляет 486,16 т/час. Тепловая изоляция трубопроводов выполнена из минеральной ваты, покрывной слой из 2-3 слоев изола или бризола при подземной прокладке трасс и из листов оцинкованной стали при надземной прокладке трасс.

Для устранения усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб используют П-образные гнутые и сварные компенсаторы, а также повороты трассы с углом поворота не более 135⁰.Для закрепления трубопроводов в отдельных точках, и разделения его на независимые по температурным деформациям участки используют неподвижные опоры. При подземной прокладке в непроходных каналах - щитовые, а при надземной прокладке лобовые хомутовые. Также применяются подвижные опоры для восприятия и передачи на грунт веса трубопроводов. Для обеспечения свободного перемещения трубопровода при температурных деформациях - скользящие опоры. Запорная арматура в тепловой сети применяется с ручным приводов, в основном стальная, а также из ковкого чугуна с фланцевым соединением к трубопроводу. Для обслуживания ответвлений тепловой сети используются тепловые камеры из сборного железобетона. В камерах установлена запорная арматура, а также дренажные и воздушные краны. На вводе абонентов имеются тепловые пункты.

1.4 Тепловые нагрузки потребителей тепловой энергии

При расчете систем теплоснабжения различают два вида тепловых нагрузок: расчетные тепловые нагрузки и тепловые нагрузки, отличные от расчетных. О них сопоставлении в практике эксплуатации систем отопления зданий и тепловых сетей возникает необходимость при регулировании систем отопления и тепловых сетей. Расчетные тепловые нагрузки на отопление и горячее водоснабжение зданий зависят от температуры наружного воздуха для данного района, наружного объема зданий и их удельных тепловых характеристик. Под расчетной тепловой нагрузкой на горячее водоснабжение понимают максимальный часовой расход теплоты за сутки наибольшего водопотребления. Полный перечень объектов, снабжаемых теплотой, приведен таблице 2, также приведены значения тепловых нагрузок для каждого потребителя в отдельности.

Таблица 2 - Тепловые нагрузки потребителей тепловой энергии

№ п/п	Наименование потребителя	Нагрузка на отопление Qчас Гкал/ч	Нагрузка на ГВС Qчас Гкал/ч
1	Гинек. отдел.	0,10	0,00
2	Гинек. отдел.	0,00	0,00
3	Добролюбова д.9а(ж/д)	0,09	0,11
4	Инфекц. отдел.	0,04	0,00
5	Инфекц. отдел.	0,00	0,00
6	Малый пер., д.37 (ж/д)	0,06	0,01
7	мастерская	0,04	0,00
8	Морг	0,01	0,00
9	Морг	0,00	0,00
10	Некрасова д.11(ж/д)	0,17	0,30
11	Некрасова д.11а(ж/д)	0,16	0,13
12	Некрасова д.13(ж/д)	0,13	0,24
13	Некрасова д.9(ж/д)	0,09	0,11
14	Свердловская д.17(ж/д)	0,10	0,11
15	Свердловская д.3а(ж/д)	0,10	0,11
16	склад	0,01	0,00
17	Советская 99	0,10	0,46
18	ул. Беднякова, д.31 (ж/д)	0,03	0,00
19	ул. Беднякова, д.31 (ж/д)	0,03	0,00
20	ул. Беднякова, д.33 (ж/д)	0,03	0,00
21	ул. Беднякова, д.35 (ж/д)	0,05	0,00
22	ул. Беднякова, д.37 (ж/д)	0,05	0,00
23	ул. Беднякова, д.39 (ж/д)	0,02	0,00
24	ул. Беднякова, д.40 (ж/д)	0,02	0,00
25	ул. Беднякова, д.41 (ж/д)	0,02	0,00
26	ул. Беднякова, д.42 (ж/д)	0,02	0,00
27	ул. Беднякова, д.43 (ж/д)	0,06	0,00
28	ул. Беднякова, д.44 (ж/д)	0,02	0,00
29	ул. Беднякова, д.44 (ж/д)	0,02	0,00
30	ул. Беднякова, д.45 (ж/д)	0,02	0,00
31	ул. Беднякова, д.46 (ж/д)	0,01	0,00
32	ул. Беднякова, д.46 (ж/д)	0,01	0,00
33	ул. Беднякова, д.48 (ж/д)	0,02	0,00
34	ул. Беднякова, д.50 (ж/д)	0,02	0,00
35	ул. Беднякова, д.52 (ж/д)	0,02	0,00
36	ул. Беляева, д.11/2 (шк)	0,12	0,00
37	ул. Беляева, д.2 (ж/д)	0,20	0,02
38	ул. Беляева, д.7 (ж/д)	0,27	0,00
39	ул. Беляева, д.9 (ж/д)	0,28	0,00
40	ул. Биржевая, д.11 (ж/д)	0,01	0,00
41	ул. Гражданская, д.1 (ж/д)	0,29	0,00
42	ул. Гражданская, д.1а (гар)	0,11	0,00
43	ул. Гражданская, д.1а (гар)	0,00	0,00
44	ул. Гражданская, д.1а (скор)	0,09	0,00
45	ул. Гражданская, д.1а (скор)	0,00	0,00
46	ул. Гражданская, д.2 (ж/д)	0,45	0,00
47	ул. Гражданская, д.4 (ж/д)	0,26	0,00
48	ул. Добролюбова, д.1 (д/с)	0,02	0,00
49	ул. Добролюбова, д.10 (ж/д)	0,07	0,00
50	ул. Добролюбова, д.12 (д/с)	0,02	0,00
51	ул. Добролюбова, д.4 (ж/д)	0,07	0,00
52	ул. Добролюбова, д.6 (ж/д)	0,02	0,00
53	ул. Добролюбова, д.6 (ж/д)	0,02	0,00
54	ул. Интернатная, д.10 (ж/д)	0,24	0,03
55	ул. Интернатная, д.12 (ж/д)	0,44	0,05
56	ул. Интернатная, д.13 (ж/д)	0,05	0,00
57	ул. Интернатная, д.14 (спецшк)	0,03	0,00
58	ул. Интернатная, д.16 (ж/д)	0,03	0,00
59	ул. Интернатная, д.17 (ж/д)	0,06	0,00
60	ул. Интернатная, д.18 (ж/д)	0,03	0,00
61	ул. Интернатная, д.19 (ж/д)	0,08	0,00
62	ул. Интернатная, д.20 (ж/д)	0,03	0,00
63	ул. Интернатная, д.26 (ж/д)	0,04	0,00
64	ул. Интернатная, д.3 (ж/д)	0,26	0,00
65	ул. Интернатная, д.30 (ж/д)	0,03	0,00
66	ул. Интернатная, д.32 (ж/д)	0,06	0,00
67	ул. Интернатная, д.34 (ж/д)	0,06	0,00
68	ул. Интернатная, д.34 (ж/д)	0,00	0,01
69	ул. Интернатная, д.36 (ж/д)	0,07	0,00
70	ул. Интернатная, д.36 (ж/д)	0,00	0,01
71	ул. Интернатная, д.38 (ж/д)	0,07	0,00
72	ул. Интернатная, д.38 (ж/д)	0,00	0,01
73	ул. Интернатная, д.40 (ж/д)	0,07	0,00
74	ул. Интернатная, д.40 (ж/д)	0,00	0,01
75	ул. Интернатная, д.42 (ж/д)	0,07	0,00
76	ул. Интернатная, д.42 (ж/д)	0,00	0,01
77	ул. Интернатная, д.44 (ж/д)	0,07	0,00
78	ул. Интернатная, д.44 (ж/д)	0,00	0,00
79	ул. Интернатная, д.5 (ж/д)	0,26	0,00
80	ул. Интернатная, д.7 (ж/д)	0,28	0,00
81	ул. Интернатная, д.9 (ж/д)	0,26	0,00
82	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	0,10	0,01
83	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	0,10	0,01
84	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	0,10	0,01
85	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	0,10	0,01
86	ул. К.Маркса, д.31 (ж/д)	0,33	0,00
87	ул. Литейная, д.32 (ж/д)	0,02	0,00
88	ул. Некрасова, д.15 (ж/д)	0,06	0,00
89	ул. Некрасова, д.21 (ж/д)	0,01	0,00
90	ул. Некрасова, д.23 (ж/д)	0,01	0,00
91	ул. Некрасова, д.36 (ж/д)	0,01	0,00
92	ул. Некрасова, д.37 (ж/д)	0,05	0,00
93	ул. Некрасова, д.38 (ж/д)	0,01	0,00

1.5 Выводы

В результате работы, проделанной в главе 1, получены следующие результаты:

Приведено описание системы теплоснабжения.

Приведена характеристика основного оборудования.

Уточнены тепловые нагрузки потребителей.



2. Расчёт гидравлического режима тепловой сети

2.1 Общие сведения программно-расчетном комплексе для систем теплоснабжения ZuluThermo 7.0

Программа ZuluThermo предназначена для выполнения инженерных расчетов системы централизованного теплоснабжения. Основой ZuluThermo является географическая информационная система (ГИС) Zulu. При помощи ГИС можно воссоздать карту города или населенного пункта, и нанести на её тепловые сети. ZuluThermo позволяет рассчитывать системы централизованного теплоснабжения больших объемов и любой сложности.

Расчету подлежат тупиковые и кольцевые сети (количество колец в тепловой сети неограниченно), а также двух, трех, четырехтрубные или многотрубные системы теплоснабжения, а также с повысительные насосные станции и дросселирующие устройства, работающие от одного или нескольких источников.

С помощью программы можно выполнить теплогидравлический расчет системы централизованного теплоснабжения с потребителями, подключенными к тепловой сети по различным схемам присоединения. Программа используют 44 схемы решения подключения потребителей, а также 29 схем присоединения к ЦТП.

Расчет систем теплоснабжения так же может производиться с учетом утечек из тепловой сети и систем теплопотребления и с учетом тепловых потерь в трубопроводах тепловой сети. Расчет тепловых потерь ведется либо по нормативным потерям, либо по фактическому состоянию теплоизоляции.

Основные возможности:

- программное задание топологической модели инженерной сети;

- программное задание исходных данных для расчетов;

- подключение инженерных сетей в формате ГИС Zulu;

- запуск расчетов;

- программное чтение результатов расчетов и кодов ошибок;

- вывод протокола расчетов и списка ошибок;

- построение пьезографиков.

2.1.1 Основные формулы, используемые при расчетах

Расчетный расход сетевой воды на систему отопления, можно определить по формуле:

, т/ч, (2.1)

где - расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;

-температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;

-температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;

Расчетный расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:

, т/ч, (2.2)

где - расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;

- расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, єС.

Расчетный расход теплоносителя на систему горячего водоснабжения определяется по формуле:

, т/ч, (2.3)

Суммарный расход сетевой воды на абонентский ввод равен сумме расчетных расходов на отопление, вентиляцию и ГВС, определяется по формуле:

, т/ч, (2.4)

Диаметр горловины элеватора определяется по формуле [1]:

, мм, (2.5)

где - расчетный расход сетевой воды (из тепловой сети) на систему отопления, т/ч, определяемый по формуле [2.6]:

, т/ч, (2.6)

- расчетный коэффициент смешения определяемый по формуле [2.7]:

, (2.7)



- потери напора в системе отопления (после элеватора) при расчетном расходе воды, м;

- расчетный тепловой поток на отопление, Гкал/ч;

- удельная теплоемкость воды, ккал/(ч*кг*С);

- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;

- температура воды в подающем трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;

- температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;

Минимально необходимый напор , м, перед элеватором для преодоления гидравлического сопротивления элеватора и присоединенной к нему системы отопления (без учета гидравлического сопротивления трубопроводов, оборудования, приборов и арматуры до места присоединения элеватора) определяется по формуле [2.8]:

, м, (2.8)

Диаметр сопла элеватора мм, определяется по формуле [2.9]:

, мм, (2.9)



Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяется по формуле:

, мм, (2.10)

где - избыточный напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м.

- расчетный расход сетевой воды, проходящий через дроссельную диафрагму, т/ч.

Минимальный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы принимается равным 3 мм.

Потери напора при движении теплоносителя по трубопроводам, определяются по формуле:

, м, (2.11)

где - расход теплоносителя на участке тепловой сети, т/час;

- приведенное сопротивление участка трубопровода, м/(т/час)²;

- плотность теплоносителя, кг/м³.

Приведенное сопротивление участка трубопровода определяется по формуле:

, Па, (2.12)

где - коэффициент, м^0,25;

- длина участка трубопровода по плану, м;

- эквивалентная длина участка трубопровода, м;

- внутренний диаметр участка трубопровода, м;

- ускорение свободного падения, м/с².

Скорость движения воды на участке трубопровода определяется по формуле:

, м/с, (2.13)

где - скорость движения воды на участке трубопровода, м/с;

Потери напора на потребителях определяется по формуле

, м, (2.14)

где - сопротивление потребителя, м/(т/час)², определяемое по следующей методике.

Для различных схемных решений сопротивление потребителей учитывает:

- сопротивление системы отопления ;

- сопротивление системы вентиляции ;

- сопротивление теплообменников системы горячего водоснабжения первой и второй ступени , .

Для элеваторного присоединения системы отопления величина находится как сумма сопротивления трубопроводов СО и сопротивления сопла элеватора:



, Па, (2.15)

где - расчетный расход сетевой воды (из тепловой сети) на систему отопления, т/ч.

- потери напора в системе отопления (после элеватора) при расчетном расходе воды, м, (как правило 1-2 м.вод.ст.);

Сопротивление элеваторного узла определяется по формуле:

, Па, (2.16)

Общее сопротивление системы отопления определяется по формуле:

, Па, (2.17)

Для независимой схемы присоединения системы отопления, сопротивление трубного пространства теплообменного аппарата определяется по формуле:

, Па, (2.18)

где - испытательные (расчетные) потери напора в трубном пространстве теплообменников СО, м;

- испытательный (расчетный) расход теплоносителя в трубном пространстве теплообменников СО, т/час.



, Па, (2.19)

где - расчетные потери напора в системе вентиляции, м;

- расчетный расход воды в системе вентиляции (СВ), т/час.

Определяется располагаемый напор в узлах расчетной магистрали:

, м, (2.20)

- фактические потери напора на участке подающего трубопровода, м;

- фактические потери напора на участке обратного трубопровода, м;

2.2 Гидравлический расчет тепловой сети

Гидравлический расчет тепловых сетей, выполняемый для подбора дроссельных устройств и разработки эксплуатационного режима, производится в целях определения потерь давления в трубопроводах тепловой сети от источника теплоты до каждого потребителя при фактических тепловых нагрузках и существующей тепловой схеме сети.

Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловой сети с нанесением на ней длин, диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам данной тепловой сети. Выбирают расчётную магистраль. За расчётную магистраль принимают направление движения теплоносителя от котельной до одного из абонентов, при этом направление должно обладать наибольшими потерями давления. Гидравлический расчет тепловой сети выполняется на основе полученных и уточненных исходных данных по схеме тепловой сети, расчетным тепловым нагрузкам на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Исходные данные взяты из отдела главного энергетика ООО «Сухонский КБК» и МУП «Коммунальные системы».

Гидравлический расчет ведется для основной магистрали от ТЭЦ до жилого дома по ул. Советская 84 - самого удаленного потребителя по длине тепловой сети.

Гидравлические расчеты потерь напора в тепловых сетях проводились с помощью программно-расчетного комплекса для систем теплоснабжения ZuluThermo 7.0, разработанной ООО «Политерм» (г. Санкт-Петербург), сертифицированной Органом по сертификации научно-технической продукции информационных технологий «Информационные системы и технологии ГосНИИ «Тест» и зарегистрированного в Российском агентстве по патентам с товарным знаком 7-05-2003 за № 2003611065.

Расчеты выполнены раздельно для магистральных тепловых сетей, внутриквартальных тепловых сетей отопления и трубопроводов горячего водоснабжения.

2.3 Расчёт диаметров дроссельных диафрагм и сопел элеваторов

Стабильность гидравлического режима, гашение избыточных напоров на тепловых пунктах при отсутствии автоматических регуляторов давления производят с помощью постоянных сопротивлений - дроссельных диафрагм.

Дроссельные диафрагмы устанавливают перед системами теплопотребления, или на обратном трубопроводе, или на обоих трубопроводах, зависит от необходимого для системы гидравлического режима.

Диаметр отверстий дроссельных диафрагм определяют по формуле [2.10]:

Дросселируемый в диафрагме напор определяют, как разность между располагаемым напором, перед системой теплопотребления или по отдельным теплоприемником, и гидравлическим сопротивлением системы (с учетом сопротивления установленных в ней дроссельных устройств) или сопротивлением теплообменника. Во избежание засорения не следует устанавливать дроссельные диафрагмы с диаметром отверстия менее 2,5 мм. При расчетном диаметре диафрагмы менее 2,5 мм избыточный напор дросселируют в двух диафрагмах, устанавливая их последовательно (на расстоянии не менее 10 диаметров трубопровода) либо на подающем и обратном трубопроводах. Дроссельные диафрагмы как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять их без спуска воды из системы.

2.4 Построение пьезометрического графика

Гидравлический режим тепловой сети определяет давление в подающих и обратных трубопроводах, располагаемые напоры на вводах тепловой сети в тепловых пунктах потребителей и на выходах тепловой сети у источника тепла, давление во всасывающих патрубках сетевых и подкачивающих насосов, требуемые напоры насосов источника тепла и подкачивающих станций.

Для учета взаимного влияния рельефа местности, высоты абонентских систем, потерь давления в тепловых сетях и ряда требований в процессе разработки гидравлического режима тепловой сети необходимо строить пьезометрический график. Одним из основных инструментов анализа результатов расчетов для тепловых сетей является пьезометрический график. Этот график изображает линии изменения давления в узлах сети по выбранному маршруту, например, от источника до одного из потребителей.

Пьезометрический график строится по магистральному трубопроводу. Путь указываем вручную, определяем его начальный и конечный узел. Если путей от одного узла до другого может быть несколько, то по умолчанию путь выбирается самый короткий, в таком случае если нужен другой путь, то нужно указать промежуточные узлы.

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно рельефа местности, на которой она расположена.



3. Анализ основных параметров систем теплоснабжения

3.1 Анализ потребителей

3.1.1 Схемы подключения потребителей

Схемы подключения потребителей представлены на рисунках 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5.

Рисунок 3.1 - Потребитель с открытым водоразбором на ГВС и насосным присоединением СО (насос на перемычке)

Рисунок 3.2 - Потребитель с открытым водоразбором на ГВС и элеваторным присоединением СО



Рисунок 3.3 - Потребитель с параллельным подключением подогревателей ГВС и насосным присоединением СО и СВ (насос на перемычке)

Рисунок 3.4 - Потребитель с параллельным подключением подогревателей ГВС и элеваторным присоединением СО

Рисунок 3.5 - Потребитель с открытым водоразбором и циркуляционной линией



3.1.2 Определение часовых и годовых расходов теплоты

При расчете систем теплоснабжения различают два вида тепловых нагрузок: расчетные тепловые нагрузки и тепловые нагрузки, отличные от расчетных. Об их сопоставлении в практике эксплуатации систем отопления зданий и тепловых сетей возникает необходимость при регулировании систем отопления и тепловых сетей. Расчетные тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зданий зависят от температуры наружного воздуха для данного района, наружного объема зданий и их удельных тепловых характеристик. Под расчетной тепловой нагрузкой на горячее водоснабжение понимают максимальный часовой расход теплоты за сутки наибольшего водопотребления.

Расчетные тепловые нагрузки позволяют определить расход теплоносителя, мощность источника теплоснабжения, расход топлива на выработку тепловой энергии источником теплоснабжения, диаметры трубопроводов тепловых сетей. Однако при наличии проектной документации расчетные тепловые нагрузки и расходы теплоносителя следует принимать по проектным данным. Все приведенные далее расчеты касаются количества тепла, потребляемого непосредственно на объектах, а не отпущенного в сеть (тепловые нагрузки потребителей).

Часовой расход теплоты на отопление определяется, если известны строительные размеры зданий, по формуле [3.1]:

, Мкал/ч, (3.1)

где -поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания q_o от расчетной температуры наружного воздуха, =0,98;

- наружный строительный объем зданий, м³;

- удельная отопительная характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, ккал/(м³ ч °С);

- усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, °С;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92), °С [1];

- средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С [1];

- продолжительность отопительного периода, сут [1].

Зная общую нагрузку для теплоснабжения можно определить расход сетевой воды на систему отопления [3.2]:

, т/ч, (3.2)

где - температура сетевой воды в подающем трубопроводе, °С;

- температура сетевой воды в обратном трубопроводе, °С.

Расходы теплоты на горячее водоснабжение: суточный Q_сут в Мкал/сут, средний часовой Q_ср в Мкал/ч и максимальный часовой в Мкал/ч определяют по формулам соответственно [3.3], [3.4] и [3.5]:

, Мкал/сут,

, Мкал/ч,

Мкал/ч,



где m - фактическое число потребителей горячей воды в здании;

G_сут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя при средней температуре разбираемой воды t_г=55 С, л/сутпотр;

t_г - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, t_г=60 С;

t_х - средняя температура холодной воды в отопительном периоде, t_х=5 С;

- плотность горячей воды, при температуре t_г=55 С, =0,986 кг/л;

К_т.п = Q_тп/Q_потр - коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты Q_тп трубопроводами горячей воды от среднечасовой величины теплопотребления, Q_потр=Q_ср-Q_тп; при определении К_т.п считают, что примерно 5% от Q_потр теряется в наружных сетях ГВ от котельной до зданий, 10% - во внутридомовой сети ГВ при наличии тепловой изоляции стояков ГВ и 20% при отсутствии изоляции стояков, 10% - в полотенцесушителях, если они присоединены к СГВ; принимаем К_т.п =0,25;

T - период работы системы горячего водоснабжения в течение суток, принимаем T=24 час/сут;

К_ч - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, К_ч зависит от вида здания и числа потребителей m в здании.

Коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды определяем по универсальной формуле, позволяющей определить К_ч в зданиях любого назначения в зависимости от количества потребителей m в них и от норм расхода горячей воды:



где G_ч - норма расхода горячей воды на одного потребителя в час наибольшего водопотребления, л/сутпотр;

G_о - часовой расход воды водоразборным прибором, л/ч.

Значения G_сут, G_ч и G_о для различных зданий приведены в [6].

Расход теплоты на горячее водоснабжение в зимний период , в Гкал, определяется:

, Гкал,

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение объектов определяется по формуле:

, т/ч,

где - расчетное максимальное теплопотребление на нужды горячего водоснабжения объекта, ккал/ч;

Общий часовой расход теплоносителя определяется по формуле:

_, т/ч,

Результат расчета часовых расходов теплоносителя потребителей тепловой энергии, приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Часовые расходы теплоносителя потребителей тепловой энергии

№ п/п	Наименование потребителя	Расход сетевой воды на отопление, Gо, т/ч	Расход сетевой воды на нужды ГВ зимой Gгв.р, т/ч	Общий расход сетевой воды Gч, т/ч
1	Гинек. отдел.	3,92	0,00	3,92
2	Гинек. отдел.	0,00	0,00	0,00
3	Добролюбова д.9а(ж/д)	2,31	3,15	5,46
4	Инфекц. отдел.	1,67	0,00	1,67
5	Инфекц. отдел.	0,00	0,00	0,00
6	Малый пер., д.37 (ж/д)	1,53	2,14	3,67
7	мастерская	1,05	0,00	1,05
8	Морг	0,40	0,00	0,41
9	Морг	0,00	0,00	0,00
10	Некрасова д.11(ж/д)	4,23	8,54	12,77
11	Некрасова д.11а(ж/д)	3,91	3,85	7,76
12	Некрасова д.13(ж/д)	3,16	6,94	10,11
13	Некрасова д.9(ж/д)	2,31	3,15	5,46
14	Свердловская д.17(ж/д)	2,61	3,02	5,63
15	Свердловская д.3а(ж/д)	2,61	3,02	5,63
16	склад	0,40	0,00	0,40
17	Советская 99	2,38	13,29	15,67
18	ул. Беднякова, д.31 (ж/д)	1,14	0,00	1,14
19	ул. Беднякова, д.31 (ж/д)	1,14	0,00	1,14
20	ул. Беднякова, д.33 (ж/д)	0,78	0,00	0,78
21	ул. Беднякова, д.35 (ж/д)	1,94	0,00	1,94
22	ул. Беднякова, д.37 (ж/д)	1,95	0,00	1,96
23	ул. Беднякова, д.39 (ж/д)	0,61	0,00	0,61
24	ул. Беднякова, д.40 (ж/д)	0,67	0,00	0,67
25	ул. Беднякова, д.41 (ж/д)	0,64	0,00	0,64
26	ул. Беднякова, д.42 (ж/д)	0,65	0,00	0,65
27	ул. Беднякова, д.43 (ж/д)	2,48	0,00	2,48
28	ул. Беднякова, д.44 (ж/д)	1,00	0,00	1,00
29	ул. Беднякова, д.44 (ж/д)	1,00	0,00	1,00
30	ул. Беднякова, д.45 (ж/д)	0,64	0,00	0,64
31	ул. Беднякова, д.46 (ж/д)	0,30	0,00	0,30
32	ул. Беднякова, д.46 (ж/д)	0,30	0,00	0,30
33	ул. Беднякова, д.48 (ж/д)	0,91	0,00	0,91
34	ул. Беднякова, д.50 (ж/д)	0,90	0,00	0,90
35	ул. Беднякова, д.52 (ж/д)	0,90	0,00	0,90
36	ул. Беляева, д.11/2 (шк)	3,09	0,00	3,10
37	ул. Беляева, д.2 (ж/д)	5,06	0,00	7,11
38	ул. Беляева, д.7 (ж/д)	6,79	0,00	6,79
39	ул. Беляева, д.9 (ж/д)	7,07	0,00	7,07
40	ул. Биржевая, д.11 (ж/д)	0,28	0,00	0,28
41	ул. Гражданская, д.1 (ж/д)	7,13	0,00	7,13
42	ул. Гражданская, д.1а (гар)	4,21	0,00	4,21
43	ул. Гражданская, д.1а (гар)	0,00	0,00	0,00
44	ул. Гражданская, д.1а (скор)	3,47	0,00	3,47
45	ул. Гражданская, д.1а (скор)	0,00	0,00	0,00
46	ул. Гражданская, д.2 (ж/д)	11,22	0,00	11,22
47	ул. Гражданская, д.4 (ж/д)	6,50	0,00	6,50
48	ул. Добролюбова, д.1 (д/с)	0,48	0,00	0,48
49	ул. Добролюбова, д.10 (ж/д)	1,78	0,00	1,78
50	ул. Добролюбова, д.12 (д/с)	0,61	0,00	0,61
51	ул. Добролюбова, д.4 (ж/д)	1,76	0,00	1,76
52	ул. Добролюбова, д.6 (ж/д)	0,60	0,00	0,60
53	ул. Добролюбова, д.6 (ж/д)	0,44	0,00	0,44
54	ул. Интернатная, д.10 (ж/д)	5,88	4,28	10,16
55	ул. Интернатная, д.12 (ж/д)	11,06	6,08	17,14
56	ул. Интернатная, д.13 (ж/д)	1,25	0,00	1,26
57	ул. Интернатная, д.14 (спецшк)	0,63	0,00	0,63
58	ул. Интернатная, д.16 (ж/д)	0,82	0,00	0,82
59	ул. Интернатная, д.17 (ж/д)	1,42	0,00	1,42
60	ул. Интернатная, д.18 (ж/д)	0,82	0,00	0,82
61	ул. Интернатная, д.19 (ж/д)	2,05	0,00	2,05
62	ул. Интернатная, д.20 (ж/д)	0,82	0,00	0,82
63	ул. Интернатная, д.26 (ж/д)	0,91	0,00	0,91
64	ул. Интернатная, д.3 (ж/д)	6,57	0,00	6,57
65	ул. Интернатная, д.30 (ж/д)	1,30	0,00	1,30
66	ул. Интернатная, д.32 (ж/д)	2,25	0,00	2,25
67	ул. Интернатная, д.34 (ж/д)	2,20	0,00	2,20
68	ул. Интернатная, д.34 (ж/д)	0,00	0,00	1,08
69	ул. Интернатная, д.36 (ж/д)	2,81	0,00	2,81
70	ул. Интернатная, д.36 (ж/д)	0,00	0,00	0,88
71	ул. Интернатная, д.38 (ж/д)	2,67	0,00	2,68
72	ул. Интернатная, д.38 (ж/д)	0,00	0,00	0,97
73	ул. Интернатная, д.40 (ж/д)	2,90	0,00	2,90
74	ул. Интернатная, д.40 (ж/д)	0,00	0,00	1,41
75	ул. Интернатная, д.42 (ж/д)	2,81	0,00	2,81
76	ул. Интернатная, д.42 (ж/д)	0,00	0,00	1,24
77	ул. Интернатная, д.44 (ж/д)	2,77	0,00	2,77
78	ул. Интернатная, д.44 (ж/д)	0,00	0,00	0,77
79	ул. Интернатная, д.5 (ж/д)	6,60	0,00	6,60
80	ул. Интернатная, д.7 (ж/д)	7,12	0,00	7,13
81	ул. Интернатная, д.9 (ж/д)	6,60	0,00	6,60
82	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	2,50	1,04	3,54
83	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	2,50	1,04	3,54
84	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	2,50	1,04	3,54
85	ул. К.Маркса, д.29 (ж/д)	2,50	1,04	3,54
86	ул. К.Маркса, д.31 (ж/д)	8,21	0,00	8,21
87	ул. Литейная, д.32 (ж/д)	0,90	0,00	0,90
88	ул. Некрасова, д.15 (ж/д)	1,44	0,00	1,44
89	ул. Некрасова, д.21 (ж/д)	0,13	0,00	0,13
90	ул. Некрасова, д.23 (ж/д)	0,24	0,00	0,24
91	ул. Некрасова, д.36 (ж/д)	0,13	0,00	0,13
92	ул. Некрасова, д.37 (ж/д)	1,13	0,00	1,77
93	ул. Некрасова, д.38 (ж/д)	0,13	0,00	0,13
94	ул. Некрасова, д.39 (ж/д)	3,49	0,00	4,98
95	ул. Некрасова, д.41 (ж/д)	3,13	0,00	3,13
96	ул. Некрасова, д.45 (ж/д)	0,25	0,00	0,25
97	ул. Некрасова, д.47 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
98	ул. Некрасова, д.47 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
99	ул. Некрасова, д.49 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
100	ул. Некрасова, д.49 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
101	ул. Некрасова, д.51 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
102	ул. Некрасова, д.51 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
103	ул. Некрасова, д.53 (ж/д)	0,24	0,00	0,24
104	ул. Некрасова, д.53 (ж/д)	0,24	0,00	0,24
105	ул. Некрасова, д.55 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
106	ул. Некрасова, д.55 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
107	ул. Некрасова, д.57 (ж/д)	0,42	0,00	0,42
108	ул. Некрасова, д.59 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
109	ул. Некрасова, д.59 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
110	ул. Некрасова, д.60 (ж/д)	0,23	0,00	0,23
111	ул. Некрасова, д.60 (ж/д)	0,23	0,00	0,23
112	ул. Некрасова, д.61 (ж/д)	0,25	0,00	0,25
113	ул. Некрасова, д.62 (ж/д)	0,08	0,00	0,08
114	ул. Некрасова, д.62 (ж/д)	0,08	0,00	0,08
115	ул. Некрасова, д.62 (ж/д)	0,08	0,00	0,08
116	ул. Некрасова, д.63 (ж/д)	2,66	0,00	2,66
117	ул. Некрасова, д.63 (ж/д)	0,00	0,00	1,01
118	ул. Некрасова, д.64 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
119	ул. Некрасова, д.64 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
120	ул. Некрасова, д.65 (ж/д)	2,49	0,00	2,49
121	ул. Некрасова, д.65 (ж/д)	0,00	0,00	1,10
122	ул. Некрасова, д.66 (ж/д)	0,25	0,00	0,25
123	ул. Некрасова, д.68 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
124	ул. Некрасова, д.68 (ж/д)	0,22	0,00	0,22
125	ул. Некрасова, д.70 (ж/д)	0,29	0,00	0,29
126	ул. Овражная, д.11 (ж/д)	1,43	0,00	1,43
127	ул. Овражная, д.12 (ж/д)	0,92	0,00	0,92
128	ул. Овражная, д.14 (ж/д)	0,78	0,00	0,79
129	ул. Овражная, д.16 (ж/д)	0,80	0,00	0,80
130	ул. Овражная, д.18 (ж/д)	0,11	0,00	0,12
131	ул. Овражная, д.2 (ж/д)	1,61	0,00	1,61
132	ул. Овражная, д.20 (ж/д)	0,18	0,00	0,18
133	ул. Овражная, д.4 (ж/д)	0,84	0,00	0,84
134	ул. Овражная, д.5 (ж/д)	1,11	0,00	1,11
135	ул. Овражная, д.6 (ж/д)	0,97	0,00	0,97
136	ул. Овражная, д.7 (ж/д)	1,13	0,00	1,13
137	ул. Овражная, д.8 (ж/д)	0,72	0,00	0,72
138	ул. Свердловская, д.10 (ж/д)	0,91	0,00	0,91
139	ул. Свердловская, д.12 (ж/д)	1,47	0,00	1,47
140	ул. Свердловская, д.17 (ж/д)	0,24	0,00	0,24
141	ул. Свердловская, д.19 (ж/д)	0,24	0,00	0,24
142	ул. Свердловская, д.2 (д/с)	0,52	0,00	0,52
143	ул. Свердловская, д.21 (ж/д)	0,32	0,00	0,32
144	ул. Свердловская, д.23 (ж/д)	0,18	0,00	0,18
145	ул. Свердловская, д.29 (ж/д)	0,38	0,00	0,38
146	ул. Советская, д.106 (шк)	6,24	0,00	6,24
147	ул. Советская, д.111 (ж/д)	5,56	2,85	8,41
148	ул. Советская, д.111а (ж/д)	5,56	2,85	8,41
149	ул. Советская, д.113 (ж/д)	6,69	4,22	10,91
150	ул. Советская, д.114 (ж/д)	7,77	0,00	7,77
151	ул. Советская, д.115 (ДК)	8,79	0,00	8,79
152	ул. Советская, д.116 (ж/д)	7,21	0,00	7,21
153	ул. Советская, д.117 (ж/д)	8,45	4,88	13,33
154	ул. Советская, д.117 (ж/д)	7,73	3,84	11,57
155	ул. Советская, д.120 (ж/д)	3,59	0,00	3,59
156	ул. Советская, д.84 (ж/д)	16,97	10,01	26,98
157	ул. Советская, д.90 (ж/д)	7,78	4,36	12,14
158	ул. Советская, д.92 (ж/д)	5,23	0,00	5,23
159	ул. Советская, д.93 (ж/д)	3,71	0,00	3,71
160	ул. Советская, д.94 (ж/д)	7,06	0,00	9,33
161	ул. Советская, д.94а (ж/д)	6,78	0,00	8,73
162	ул. Советская, д.95 (ж/д)	3,61	0,00	3,61
163	ул. Советская, д.98 (ж/д)	5,68	0,00	5,68
164	ул. Труда, д.25 (ж/д)	3,36	0,00	3,36
165	ул. Труда, д.27 (ж/д)	3,36	0,00	3,36
166	ул. Труда, д.29 (ж/д)	3,20	0,00	3,20
167	ул. Фрунзе, д.26(ж/д)	0,53	0,00	0,53
168	Хоз. корпус	1,95	0,00	1,95

3.1.3 Скорость движения теплоносителя

Для проверки значений расходов сетевой воды используется величина скорости теплоносителя, которая не должна превышать 1 м/с.

Скорость движения сетевой воды в м/с на расчетном участке трубопровода определяется по формуле:

, м/с (3.1.1)

где - расчетный расход сетевой воды на участке, найден по формуле (2.10), т/ч;

d_уч - диаметр расчетного участка трубопровода, м.

Исходя из расчетов скорости движения теплоносителя по магистральным трубопроводам (табл. 3.2), построим диаграмму (рис. 3.6).

Таблица 3.2 - Скорости движения теплоносителя по магистральным трубопроводам

Номер магистрального участка	Диаметр участка dуч, м	Длина участка lуч, м	Расход воды Gч, т/ч	Скорость теплоносителя , м/с
4346	0,40	40,00	475,09	1,08
364	0,40	146,00	474,08	1,08
403	0,50	4,00	473,46	0,69
405	0,40	220,00	473,43	1,07
407	0,50	2,00	472,49	0,69
412	0,40	48,00	472,47	1,07
414	0,40	67,00	472,27	1,07
452	0,40	92,00	459,31	1,04
480	0,40	209,00	458,91	1,04
4263	0,40	84,00	419,68	0,95
725	0,40	313,00	409,37	0,93
727	0,30	248,00	302,94	1,22
875	0,30	1,00	200,14	0,81
879	0,25	120,00	197,01	1,14
880	0,25	95,00	193,08	1,12
895	0,25	107,00	177,69	1,03
899	0,25	92,00	175,75	1,02
917	0,25	45,00	165,43	0,96
993	0,25	221,00	156,70	0,91
997	0,25	27,00	155,95	0,91
7621	0,25	50,00	134,37	0,85
1003	0,25	50,00	131,92	0,83
7625	0,25	23,00	126,19	0,80
1007	0,25	50,00	124,71	0,79
7631	0,25	76,00	114,53	0,72
7635	0,25	100,00	101,64	0,64
7639	0,25	50,00	82,80	0,52
1054	0,15	849,00	27,49	0,44

Рис. 3.6 - Скорость теплоносителя в магистральных трубопроводах



Из диаграммы видно, что скорость движения теплоносителя на магистральных трубопроводах находится в пределах допустимых значений. Следовательно, уменьшать диаметры не целесообразно.

Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах представлена в таблице 3.3.

На рис. 3.7 построена диаграмма скоростей теплоносителя на отводящих трубопроводах в зимний период.

Таблица 3.3 - Фрагмент скорости теплоносителя в отводящих трубопроводах

Потребитель	Диаметр участка dуч, м	Длина участка lуч, м	Расход сетевой воды на участке Gч, т/ч	Скорость теплоносителя , м/с
ул, Свердловская, д,10 (ж/д)	0,05	21,00	0,91	0,21
ул, Свердловская, д,12 (ж/д)	0,05	17,00	1,47	0,33
ул, Свердловская, д,17 (ж/д)	0,03	15,00	0,24	0,14
ул, Свердловская, д,19 (ж/д)	0,03	10,00	0,24	0,14
ул, Свердловская, д,2 (д/с)	0,08	7,00	0,52	0,03
ул, Свердловская, д,21 (ж/д)	0,03	5,00	0,32	0,19
ул, Свердловская, д,23 (ж/д)	0,03	31,00	0,18	0,11
ул, Свердловская, д,29 (ж/д)	0,05	16,00	0,38	0,06
ул, Советская, д,106 (шк)	0,10	12,00	6,24	0,23
ул, Советская, д,111 (ж/д)	0,08	3,00	8,41	0,48
ул, Советская, д,111а (ж/д)	0,08	77,00	8,42	0,48
ул, Советская, д,113 (ж/д)	0,08	26,00	10,91	0,62
ул, Советская, д,114 (ж/д)	0,10	10,00	7,77	0,28
ул, Советская, д,115 (ДК)	0,10	86,00	8,82	0,32
ул, Советская, д,116 (ж/д)	0,10	10,00	7,21	0,26
ул, Советская, д,117 (ж/д)	0,08	10,00	13,33	0,76



Рис. 3.7 - Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах



4. Технико-экономические рекомендации по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения

4.1 Регулировка гидравлического режима тепловой сети

Важным звеном любой системы централизованного теплоснабжения являются тепловые сети. В транспортировке тепловой энергии вкладываются большие капиталовложения, измеримые со стоимостью строительства ТЭЦ или крупных котельных. Повышение надежности и долговечности системы транспортировки тепла является важнейшей экономической задачей при проектировании, строительстве, эксплуатации и обслуживании тепловых сетей. Решение этой задачи связано с проблемами энергосбережения в системах теплоснабжения.

Наиболее распространенный в России, в том числе и в Вологодской области, метод отпуска тепловой энергии потребителю - при постоянном расходе теплоносителя. Количество тепловой энергии передаваемой потребителям регулируется путем изменения температуры теплоносителя. При этом предполагается, что каждый потребитель тепловой энергии будет получать из общего расхода теплоносителя определенное количество, пропорциональное его тепловой нагрузке. Как правило, это условие по ряду причин не соблюдается, что ухудшает качество теплоснабжения на отдельных объектах. Для устранения данной проблемы, теплоснабжающие организации увеличивают расход теплоносителя, что ведет к росту затрат на электроэнергию, увеличению утечек теплоносителя и к избыточному потреблению топлива [16].

Решить эту проблему можно с помощью периодического проведения мероприятий по оптимизации гидравлического режима тепловой сети, главная задача которых - обеспечить распределение теплоносителя в сети пропорционально тепловым нагрузкам потребителей. Из-за огромного количества энергосберегающих мероприятий в теплоснабжении, оптимизация гидравлического режима тепловой сети является самой эффективной. Кроме того, улучшается само качество теплоснабжения.

Результатом данного мероприятия является значительное повышение качества теплоснабжения. Регулировка приводит к изменению следующих показателей:

- снижение расхода теплоносителя;

- снижение затрат по электроэнергии для обеспечения циркуляции теплоносителя;

- уменьшение утечек теплоносителя;

- повышение качества и надежности теплоснабжения.

Расчетные параметры тепловой сети рассчитываются по упрощенной формуле:

, Гкал/час, (4.1)

где = 10^-3 Гкал/тС - теплоемкость воды;

- расчетный расход воды в сети, т/час;

- расчетный температурный график котельной, С;

- расчетная тепловая нагрузка потребителей.

Ниже приведено технико-экономическое обоснование регулировки за счет уменьшения затрат.

Исходные данные, необходимые для данного расчета:

Количество объектов потребляющие тепловую энергию, N = 154;

Существующий расход теплоносителя, G_о = 522,6 т/ч;

Расчетная мощность тепловой нагрузки потребителей Q^р = 15,91Гкал/час;

Перепад давления на котельной, р = 3,210⁵ Па;

Температурный график котельной, t = 150-70 С;

Существующие утечки теплоносителя, g = 0,5 м³/Гкал;

Тариф на потребляемую воду (после химводоочистки), Т₃ = 29,94 руб/м³ [20];

Тариф на тепловую энергию по котельной, Т₁ = 1355 руб/Гкал [20];

Тариф на потребляемую электроэнергию, Т₂ = 3,83 руб/кВт·час [20];

Число часов работы циркуляционных насосов, = 5544 час.

Результатом регулировки является снижение расхода теплоносителя на

G = G_o- G₁, т/час, (4.2)

где G₁ - расчетный расход теплоносителя.

Экономию тепловой энергии после проведения данных мероприятий по оптимизации гидравлического режима можно рассчитать по формуле:

Q= Q₁+Q_2, Гкал,

где Q₁ - экономия за счет уменьшения расходов теплоносителя, Гкал;

Q₂ - экономия за счет уменьшения потерь тепловой энергии с утечками теплоносителя, Гкал.

Определение экономии тепловой энергии за счет уменьшения расхода теплоносителя, определяется по следующей формуле:

Q₁ = с_р t G , Гкал,

где t - средняя величина нагрева воды С;

- отопительный период времени, час;

В удельном виде выражение [4.3]

Q₁ = с_р t , Гкал/(м³/час),



Определение экономии за счет уменьшения потерь тепловой энергии с утечками теплоносителя, определяется по следующей формуле:

Q₂ =(с_р t q) с_р t_1, Гкал/(т/час),

где q - снижение утечек теплоносителя, м³/Гкал;

Экономия за счет снижения утечек теплоносителя:

Q₃ = с_р t q _, м³/(т/час),

Снижения расходов на электроэнергию:

N = (p G )/(1000 3600), кВтчас,

где - к.п.д. циркуляционных насосов;

p - перепад давления в тепловой сети на котельной, Па;

Общая экономия от регулировки определяется по формуле:

Э =Q T₁+N T₂+Q₃ T₃, руб./(т/час),

где Q - экономия за счет снижения расходов тепловой энергии и экономия за счет снижения теплопотерь энергии с утечками теплоносителя;

Т₁ - тариф на топливо, используемое на источнике теплоснабжения (для котельных с природным газом равен одной трети от тарифа на тепловую энергию), руб/Гкал;

Т₂ - тариф на электрическую энергию, руб/кВтчас;

Т₃ - тариф на воду, руб/м³;

N - экономия за счет снижения расходов электрической энергии кВтчас;

Q₃ - экономия за счет снижения утечек теплоносителя.

Предполагается, что в результате Регулировки удалось установить расчетное значение расхода теплоносителя по формуле [4.2]:

G = G₁ - Gо = 522,6 -475,09 = 47,5 т/час

Рассчитываем составляющие экономии тепловой энергии.

Q₁ = 10 ^-322,5554447,5 =5926,27 Гкал, формула [4.5].

Q₂= 10 ^-322,555440,510 ^-3 47,517,5= 66,67 Гкал, формула [4.6].

Q=5926,27+66,67 = 5992,94Гкал, формула [4.3].

Рассчитываем экономию за счет снижения утечек теплоносителя

Q₃=10 ^-3 554422,50,547,5 =2963,14 м³; формула [4.7].

Рассчитываем снижение расходов на электрическую энергию

N=(3,210⁵47,55544)/(100036000,7)= 33,310³ кВтчас; формула [4.8].

Экономическая эффективность мероприятия:

Э_год =5926,271355/3+2963,1429,24+33,310³3,83 = 2920354 руб./год, формула [4.9].

Укрупненный расчет эффективности.

Капитальные затраты состоят из:

- проектных расходов (К₁) на расчёт гидравлического режима ТС;

- затрат на материалы (К₂), используемые при проведении регулировки на объектах теплопотребления

- производственных затрат (К₃) на амортизацию оборудования и оплату труда.

Приняты следующие нормы затрат на проведение регулировки тепловой сети:

- проектные расходы составляют 2000 руб/объект;

- затраты на материалы - 800 руб/объект;

- производственные затраты - 6000 руб/объект [22].

В нашем случае m=154, (количество потребителей), капитальные затраты рассчитываются следующим образом:

К₁ = 2000154 = 308 000 руб.