Расчет тепловых затрат на коммунально-бытовые нужды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. В связи с этим повышение надёжности и экономичности работы теплотехнического оборудования, вырабатывающего и потребляющего тепловую энергию, является одной из важнейших народнохозяйственных задач. Надёжность и экономичность работы этого оборудования в значительной мере зависит от качества его наладки, ремонта и культуры обслуживания. В связи с этим широкий круг техников-теплотехников должен владеть приёмами и методами рациональной эксплуатации, наладки и испытания теплотехнического оборудования.

Добыча, потребление, выработка топливных ресурсов и энергии неуклонно возрастает. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого топлива. Для экономии топлива, прежде всего, предусмотрено дальнейшие развитие централизованного теплоснабжения на базе совместной выработки тепловой и электроэнергии. В отдельных больших городах, предусматривается теплоснабжение от атомных станций.

Жилищно - коммунальный сектор крупных городов получает теплоту в значительных количествах от централизованных отопительных котельных. Обычно нескольких котельных. Основными задачами организаций, эксплуатирующих системы теплоснабжения независимо от ведомственной принадлежности, являются:

а) обеспечение надёжного и бесперебойного теплоснабжения технологических и коммунально-бытовых потребителей;

б) повышение надёжности, безопасности и экономичности работы котельных установок, тепловых сетей и теплоиспользующих аппаратов;

в) организация эксплуатации всего оборудования в соответствии с действующими нормативно-техническими документами;

г) снижение себестоимости производства и реализации тепловой энергии, повышение производительности труда эксплуатационного персонала.

Основными среди тепловых затрат на коммунально-бытовые нужды являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодное время. Для создания и поддержания теплового комфорта в помещении зданий требуются технически совершенные и надёжные отопительные установки. Чем холоднее климат, тем выше требования к обеспечению благоприятных тепловых условий в здании.

Отопление зданий начинают при устойчивом понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до 8 0С и ниже и заканчивают отопление при устойчивом повышении температуры наружного воздуха 8 0С. Период отопления зданий в течение года называют отопительным периодом (сезоном). Сначала водяное отопление выполнялось на базе местных отопительных котельных, а затем с развитием теплофикации - при теплоснабжении ТЭЦ. В области водяного отопления период до середины прошлого столетия характерен широким применением двухтрубного распределения теплоносителя по отопительным приборам здания. С развитием массового крупнопанельного строительства предпочтение стало отдаваться вертикально - однотрубному соединению отопительных приборов, при этом обеспечивалось повышение степени механизации заготовительных работ, сборности установок для снижения трудовых затрат при их монтаже.

Так как запасы органического топлива всё-таки истощимы, то происходит развитие в применении опасной атомной энергии, т.е. строительство АЭС. Уже сейчас здания расположенные вблизи АЭС отапливаются водой, нагреваемой при действии атомных реакторов. Также для отопления помещения используется также электроэнергия в частности в районах расположения гидростанций. Можно предположить, что развитие атомной энергетики существенно повлияет на дальнейшее развитие отопительной техники, которую можно расширить своё назначение вплоть до изменения климатических условий.



1. Характеристика тепловой нагрузки

1.1 Объёмы зданий

Объёмы здания определяем по чертежу. Расчёт сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Объёмы зданий

№ здания	Назначение	Размеры, м	V, м3
1 2 3 4 5	80 кв. ж.дом (5 эт.) 80 кв. ж. дом (5 эт.) Магазин (1 эт.) 100 кв.ж.д.(5 эт.) 60 кв.ж.д.(5 эт.)	100х18х15 100х18х15 52х34х4 102х18х15 84х18х15	27000 27000 7072 27540 22680

1.2 Определение расчётной температуры воздуха

Определяем по источнику [8]. Данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчётные температуры воздуха

Температура наружного воздуха, оС	Продолжительность отопительного периода, сут
Для отопления	Для вентиляции	Средняя за отопительный период
-20	-20	-0,4	199

1.3 Определение расходов теплоты

В зависимости от объёма здания и назначения определяем их удельные отопительные и вентиляционные характеристики по источнику [8].Данные сводим в таблицу 3.



Таблица 3 - Расходы теплоты

№ здания	Назначение	V, м3	qo, кДж/м3	qв, кДж/м3
1 2 3 4 5	80 кв. ж.дом (5 эт.) 80 кв. ж. дом (5 эт.) Магазин (1 эт.) 100 кв.ж.д.(5 эт.) 60 кв.ж.д.(5 эт.)	27000 27000 7072 27540 22680	1,534 1,53 1,59 1,534 1,55	- - - - -

Расход теплоты на отопление определяем по формуле

Qo=(1+µ)Kqo(tв-tно)V, (1)

где µ - коэффициент инфильтрации, учитывающий долю расхода теплоты на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности наружных ограждений, для жилых и общественных зданий;

К - поправочный коэффициент, зависящий от температуры наружного воздуха, принимается по источнику [8];

qo - удельная отопительная характеристика здания, кДж/м3ч оС;

tв - температура внутреннего воздуха, оС, принимается по источнику [8];

tно - температура наружного воздуха для проектирования отопления, оС;

V - строительный объём здания, м3.

Расчёт сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Расход теплоты на отопление

№ зд.	1+м	К	qo, кДж/м3ч оС	tв, оС	tно, оС	V, м3	Qo
							кДж/ч	кВт
1 2 3 4 5	1,05 1,06 1,07 1,08 1,1	1,17 1,17 1,17 1,17 1,17	1,534 1,534 1,59 1,534 1,55	18 18 15 18 18	-20 -20 -20 -20 -20	27000 27000 7072 27540 22680	1076882 1077367 261597 2028535 1719242	299 299,3 72,67 563,5 477,6

Расход теплоты на горячее водоснабжение определяем по формуле, кДж/ч(кВт):

(2)

где m - расчётное число потребителей, для жилых зданий принимается, что в квартире проживает 4-е человека;

а - норма потребления горячей воды, л/сут, принимается по источнику [8];

с - теплоёмкость воды, с=4,19 кДж/чград;

tг - температура горячей воды, tг =55 оС;

tх - температура холодной воды, tх = 5 оС;

n - число часов использования минимума нагрузки (для жилых зданий - 24 часа);

К - коэффициент часов неравномерности, принимается по источнику [8].

Расчёт сводится в таблицу 6

Таблица 6 - Расход теплоты на горячее водоснабжение

№ зд.	m, чел.	a, л/сут.	tг оС	tх оС	n	K	Qг.в.
							кДж/ч	кВт
1 2 3 4 5	320 320 20 400 240	110 110 100 110 110	55 55 55 55 55	5 5 5 5 5	24 24 10 24 24	3,505 3,505 1 3,45 3,6	1076970 1076970 41900 1325088 829620	299 299 12 368 231

Определяем суммарный расход теплоты:

?Qо= Qо1+ Qо2+… Qоn, кВт (3)

?Qв= Qв1+ Qв2+… Qвn, кВт (4)

?Qгв= Qо1+ Qгв2+… Qгвn, кВт (5)

Расчёт сводим в таблицу 7.

Таблица 7 - Суммарные расходы теплоты

	Qо, кВт	Qв, кВт	Qгв ,кВт
1	299	-	299
2	299,3	-	299
3	72,67	-	12
4	563,5	-	368
5	477,6	-	231
	1712	-	1209

1.4 Построение графика продолжительности тепловой нагрузки

Определяем расходы теплоты на отопление и вентиляцию при расчётной наружной температуре tнґ=8 оС по формулам, кВт

(6)

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график часового расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.

Суммарный график часового расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха строят путем суммирования соответствующих ординат при tн = +8 оС, и tн.о.(линия УQ).

(7)

(8)

График годовой тепловой нагрузки строят на основании суммарного графика часовых расходов теплоты в координатах Q - n, где по оси абсцисс откладывают число часов стояния температур наружного воздуха.

Выбираем длительность стояния температур для данного города по [8]

Данные сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Продолжительность тепловой нагрузки

Число часов стояния tн	+8 0	0 -5	-5 -10	-10 -15	-15 -20	-20 -25	-30 -35
N	2813	1202	553	260	77	12	2
?n	4919	2106	904	351	91	14	2

Граф в таблице делают столько, чтобы tн.о. попала в промежуток между двумя последними графами по верхнему значению интервала.

Для построения графика годовой тепловой нагрузки из точек на оси абсцисс графика часового расхода теплоты, соответствующих температурам +8, 0, -5, -10, -15, -20, … восстанавливают перпендикуляры до пересечения с линией суммарного расхода теплоты Qсум. Далее из точек, полученных на линии Qсум, проводят прямые параллельные оси абсцисс, до пересечения с перпендикулярами, восстановленными к оси абсцисс из точек, соответствующих продолжительности стояния перечисленных температур наружного воздуха. Соединив полученные точки, получают искомую кривую графика расхода теплоты за отопительный период.

В летний период тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, остается нагрузка на горячее водоснабжение, значение которой определяют по выражению



, (9)

где tх.л - температура холодной воды в летний период, tх.л =15 єС;

tх.з - температура холодной воды в зимний период, tх.з =5 єС;

в - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода горячей воды летом по сравнению с зимним периодом, в = 0,8.

Так как тепловая нагрузка на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, то в диапазоне летнего периода проводят прямую до пересечения с ординатой, соответствующей общему расчетному числу часов работы тепловой сети в году n = 8400.

График изображён на рисунке 1.

1.5 Построение графика центрального качественного регулирования

Расчёт графика заключается в определении температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали тепловой сети при различных температурах наружного воздуха.

Расчёт ведётся по формулам:

(10)

(11)

где tв -температура воздуха внутри здания, оС (для жилых районов берётся по температуре внутреннего воздуха в жилых зданиях);

и- перепад температур в системе отопления;

2 - температура воды в обратной магистрали тепловой сети при наружной отопительной температуре, оС;

tн` - принимаемые значения температур наружного воздуха, оС;

? - перепад температур в тепловой сети при наружной отопительной температуре, ?=1-2, оС;

tн - расчетная температура наружного воздуха , принимается равной наружной отопительной температуре. tн =tно

Расчёт сводится в таблицу 9.

Таблица 9 - Температура теплоносителя

tн	+8	+5	0	-5	-10	-15	-20
1	56	70	73	88	104	120	135
2	39	44	45	51	58	64	70

По полученным значениям ф1? и ф2? строят графики температур в подающей и обратной магистрали тепловой сети.

Для обеспечения требуемой температуры воды в системе горячего водоснабжения минимальную температуру сетевой воды в подающей магистрали принимают равной 70 о С. Поэтому из точки, соответствующей 70 оС на оси ординат, проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с температурной кривой ф1?.

1.6 Определение расходов воды

Определяем расход воды на отопление для каждого здания

(12)

Определяем расход воды на вентиляцию для каждого здания

(13)

Определяем расход воды на горячее водоснабжение. При параллельной схеме включения подогревателей.

(14)

где 1``- температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети при tн``, оС;

3`` - температура сетевой воды после подогревателей: 3``=30 оС.

Расчёт сводится в таблицу 10.

Таблица 10 - Расходы воды

№ здания	Go, т/ч	Gв, т/ч	Gгв, т/ч	?G, т/ч
1 2 3 4 5	3,96 3,96 0,96 7,46 6,3	- - - - -	6,43 6,43 0,22 7,913 4,97	10,39 10,39 1,18 15,37 11,27



2. Гидравлический расчёт тепловой сети

2.1 Гидравлический расчёт

Задачей гидравлического расчёта является определение диаметров трубопроводов и потерь давления на участках и в целом в тепловой сети. Расчёт состоит из предварительного и окончательного. В предварительном расчёте не известен характер и количество местных сопротивлений. Они оцениваются и приближенно, через коэффициент б, принимается по источнику [8].

lэ= бl (17)

lпр=l+lэ (18)

где lэ-эквивалентная длина, м;

l - длина трубопроводов;

lпр-приведённая длина, м.

Потери давления на участках, ?Рс, Па, определяется по формуле:

?Рс=Rlпр, (19)

где R - удельные потери давления, Па/м, принимаем по [8] одновременно с выбором диаметра трубопровода. При выборе диаметра удельные потери давления на основной магистрали допускается принимать до 80 Па/м на ответвлениях до 300 Па/м.

Для построения пьезометрического графика потери давления на участках переводим в м.вод.ст по формуле

?Hc=?Pc/gс , (20)



где g - ускорение свободного падения, можно применить g=10 м/с;

с - плотность воды, принимаем равной 1000 кг/мі.

Давление в конце первого участка для подающей магистрали определяем по формуле

Нn1=Нn(сут) + ?Нс1, (21)

где Нn(сут) - давление в подающей магистрали в точке подключения.

Давление в начале первого участка для обратной магистрали определяется по формуле:

Но1=Но(Сут) - ?Нс1 (22)

Располагаемое давление в конце первого участка Нр1, м.вод.ст.

Нр1=Нп1-Но1 (23)

Для второго участка Нп2, м.вод.ст

Нп2=Нп1-?Нс (24)

Но2=Но1+?Нс2, (25)

Для последующих участков за начальное давление принимаем конечное давление того участка, из которого выходит рассчитываемый.

При выполнении расчета составляют расчетную схему тепловой сети, расставляют неподвижные опоры с учетом допустимого расстояния между ними, принимаемого по [8]. Между опорами расставляют компенсаторы.

Затем определяют характер и эквивалентную длину местных сопротивлений на каждом участке по [8].

Участок 1 (d = 133х4 мм)

Тройник-ответвление (2 шт. )- 6,6

Задвижка- 2,08

П-образный компенсатор - 5,6

Тройник-проходной - 4,4

??э = 23,08м

Участок 2 (d = 133х4 мм)

Тройник-проходной - 4,4

П-образный компенсатор-5,6

??э = 10,0 м

Участок 3 (d = 108х4 мм)

Задвижка - 1,65

П-обр. компенсатор (2 шт.) - 3,8

Тройник-проходной - 3,3

??э = 8,75 м

Участок 4 (d = 108х4 мм)

Задвижка - 1,65

П-обр. компенсатор - 3,8

??э = 5,45 м

Участок 5 (d =89х3,5 мм)

Тройник ответвление - 3,82

П-обр. компенсатор - 3,5

Задвижка-1,28

??э = 8,6 м

Участок 6 (d = 89х3,5 мм)

Тройник ответвление - 3,82

Задвижка - 1,28

П-обр. компенсатор- 3,8

??э = 8,6 м

Участок 7 (d = 89х3,5 мм)

Тройник-отвлетвления- 3,82

Задвижка - 1,28

П-обр. компенсатор - 3,5

??э = 8,6 м

Участок 8 (d = 38х2,5 мм)

Тройник-отвлетвления- 1,9

Задвижка - 0,6

П-обр. компенсатор - 2,4

??э = 4,9 м

После этого производят гидравлический расчет, изменив эквивалентную длину местных сопротивлений и сохранив диаметры трубопроводов, принятые в предварительном расчете.

Расчет сводят в таблицу 11.

Таблица 11 - Гидравлический расчет тепловой сети

№ уч.	G т/ч	? м	?э м	?пр м	Подающая магистраль	Обратная магистраль	Нn в кон-це уч. м в.ст.	Но в нач уч. м вод.ст.	Нр м вод ст.
					d мм	R Па/м	?Рс Па	?hс м в.ст.	d мм	R Па/м	?Рс Па	?hс м в.ст
1	37,33	72	23,08	95,08	133х4	84,8	8063	0,81	133х4	84,8	8063	0,81	50,19	27,8	22,4
2	26,9	56	10	66	133х4	45,1	2977	0,3	133х4	45,1	2977	0,3	49,89	28,1	21,8
3	16,55	126	8,75	134,75	108х4	58,3	7856	0,79	108х4	58,3	7856	0,79	49,1	28,9	20,9
4	15,37	36	5,45	41,45	108х4	42,4	1758	0,18	108х4	42,4	1758	0,18	48,9	29,1	19,8
5	11,27	90	8,6	98,6	89х3,5	63,8	6902	0,69	89х3,5	63,8	6902	0,69	49,5	28,5	21
6	10,39	68	8,6	76,6	89х3,5	63,8	4887	0,49	89х3,5	63,8	4887	0,49	48,7	28,6	20,1
7	10,39	80	8,6	88,6	89 х 3,5	63,8	5653	0,57	89 х 3,5	63,8	5653	0,57	49,6	28,4	21,2
8	1,18	24	4,9	28,9	38x2,5	73,08	2112	0,21	38x2,5	73,08	2112	0,21	48,9	29,1	19,8

При увязке ответвлений необходимо так выбирать диаметр трубопровода на каждом участке, чтобы располагаемое давление у каждого здания было примерно одинаковым. Если на ответвлении Нр получилось больше, чем располагаемое давление у конечного здания по основной магистрали, на ответвлении устанавливают шайбу.

(26)

Расчет Г-образного участка трубопровода на участке №5

lм

lб

Исходные данные:

Диаметр трубопровода Дн = 0,089 м;

Длина меньшего плеча Lм = 20 м;

Длина большего плеча Lб = 28 м;

Угол поворота трассы б =90 є.

Расчет:

Продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке короткого плеча , Мпа



; (27)

где с - вспомогательный коэффициент, принимаемый по номограмме (приложение 12) в зависимости от соотношения плеч и расчетного угла поворота трассы в = б - 90 о

- вспомогательная величина, значение которой определяют по источнику [8] в зависимости от диаметра трубопровода Dн, см

Дt - расчетная разность температур, Дt = ф1 - tн.о

Lм - длина меньшего плеча, м;

Lб - длина большего плеча, м.

Если < 80 МПа, то размеры плеч достаточны.

Силы упругой деформации в заделке меньшего плеча

; (28)

Расчет П-образного компенсатора



Исходные данные:

Диаметр трубопровода Dу = 0,133 м;

Расстояние между неподвижными опорами L = 72 м;

Расчёт:

Линейное удлинение компенсируемого участка теплопровода, м, при температуре окружающей среда tн.о

Д l = б • L (ф1 - tн.о) (29)

где б - коэффициент линейного удлинения стали, б = 12 • 10-6 1/єС.

Д l = 12 • 10-6 •72 (135 -(-20)) = 0,13

Учитывая предварительное растяжение компенсатора расчетное удлинение компенсируемого участка равно

Дlр= еДl (30)

где е - коэффициент, учитывающий предварительную растяжку компенсатора, е = 0,5.

Дlр= 0,5 0,13 = 0,065

При спинке компенсатора, равной половине вылета компенсатора, т.е. при В = 0,5 Н по номограмме определяют вылет компенсатора H = 3,1 м и силу упругой деформации Рк = 0,4 МПа.



3. Расчет тепловой изоляции

Расчет тепловой изоляции производим для среднего диаметра трубопровода Dср мм, по трассе тепловой сети

Определяем средний наружный диаметр трубопровода dср, м

(35)

где d1, d2, … dn - диаметр каждого участка, м;

?1, ?2, … ?n - длина каждого участка, м

По источнику [8] принимаем к расчету ближайший стандартный средний диаметр трубопровода Дн Ч S = 108х4мм.

По выбранному диаметру выбираем тип канала КЛ 90-45.

Определяют среднегодовые температуры воды в подающем и обратном теплопроводе по формуле

, (36)

где ф1, ф2,…, фn - средние температуры сетевой воды по месяцам года, определяемые по графику центрального качественного регулирования в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха, [1];

n1, n2,…, n12 - продолжительность в часах каждого месяца.

Таким образом, фср1=77оС, фср2=46оС.

Расчет толщины тепловой изоляции выполняют по нормированной плотности теплового потока.

Требуемое полное термическое сопротивление подающего УR1 и обратного УR2 теплопроводов, (м•єС)/Вт,

; (37)

, (38)

где tо - среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопровода, принимается по [8];

qнорм 1, qнорм.2 - нормированные плотности тепловых потоков для подающего и обратного трубопроводов диаметром dср при среднегодовых температурах теплоносителя ,Вт/м, [8].

При нормированной линейной плотности теплового потока через поверхность изоляции 1 м теплопровода qн, Вт/м, толщина основного слоя теплоизоляционной конструкции дИЗ, м, определяется по выражениям

для подающего теплопровода

(39)

; (40)

для обратного теплопровода

(41)



, (42)

где лИЗ.1, л ИЗ.2 - коэффициенты теплопроводности изоляционного слоя, соответственно, для подающего и обратного трубопровода, Вт/(мо•С), принимаемый в зависимости от вида и средней температуры изоляционного слоя. Для основного слоя тепловой изоляции из минераловатных плит марки 125

лиз=0,049+0,0002tm, (43)

где tm - средняя температура основного слоя изоляционной конструкции, оС, при прокладках в непроходном канале и среднегодовой температуре теплоносителя фср, єС.

(44)

бн - коэффициент теплоотдачи на поверхности теплоизоляционной конструкции, Вт/м2єС, бн = 8;

dн - наружный диаметр принятого трубопровода, м.

лиз1=0,049+0,0002tm,= 0,049+0,000258,3=0,061

лиз2=0,049+0,0002tm,= 0,049+0,0002·43=0,058

Принимаем толщину изоляции 60 мм.

Термическое сопротивление наружной поверхности изоляции RН, (м•єС)/Вт, определяют по формуле:

(45)

где dИЗ - наружный диаметр изолированного трубопровода, м, при наружном диаметре неизолированного трубопровода dн, м и толщине изоляции диз, м, определяется как:

; (46)

где бВ - коэффициент теплоотдачи на поверхности изоляции, бВ=8 Вт/м2 0С [3].

Термическое сопротивление на поверхности канала RП.К., (м•єС)/Вт, определяется по выражению

, (47)

где dЭ.К. - эквивалентный диаметр внутреннего контура канала, м2; при площади внутреннего сечения канала F, м2 и периметре Р, м, равный



, (48)

где бП.К. - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности канала, для непроходных каналов бП.К =8,0 Вт/(м2 оС).

Термическое сопротивление изоляционного слоя RИЗ, (моС)/Вт, равно:

(49)

Термическое сопротивление грунта RГР, (м•єС)/Вт, с учетом стенок канала при соотношении h/dЭ.К.>2 определяется по выражению

(50)

где лгр - коэффициент теплопроводности грунта, для сухих грунтов, лгр=1,74 Вт/(моС).

Температура воздуха в канале, єС,



, (51)

где R1 и R2 - термическое сопротивление потоку от теплоносителя к воздуху канала соответственно для подающего и обратного теплопровода, (моС)/Вт,

; (52)

, (53)

R0 - термическое сопротивление потоку тепла от воздуха в канале в окружающий грунт, (моС)/Вт

; (54)

tо - среднегодовая температура окружающей среды, єС

фср.1, фср.2 - среднегодовые температуры теплоносителя в подающей и обратной магистрали,єС.

Удельные потери теплоты изолированными теплопроводами

; (55)

. (53)

Суммарные удельные потери тепла, Вт/м

. (54)

При отсутствии изоляции термическое сопротивление на поверхности трубопровода равно

, (55)

где dН - наружный диаметр неизолированного трубопровода, м.

Температура воздуха в канале

, (56)

Удельные потери тепла неизолированными теплопроводами, Вт/м

; (57)

. (58)

Суммарные удельные потери, Вт/м

(59)

Эффективность тепловой изоляции, %

(60)



4. Расчет и выбор оборудования теплового пункта для одного из зданий

Расчет и выбор оборудования теплового пункта производим для здания 2.

4.1 Расчет элеватора

Коэффициент смешения элеватора u'

, (61)

где ф3 - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления; ф3 = 95 оС.

Расчетный коэффициент смешения

(62)

Массовый расход воды в системе отопления Gс, м/ч

(63)

где Qо - расход теплоты на отопление, кВт.

Массовый расход сетевой воды, т/ч

(64)

Диаметр горловины элеватора dг, мм

(65)

где ?рс - гидравлическое сопротивление системы отопления, ?рс = 10 кПа.

По источнику [8] выбираем ближайший меньший стандартный номер элеватора. Принимаем номер элеватора 4.

Диаметр выходного сечения сопла элеватора dс, мм.

(66)

где Нр - напор на вводе в здание, дросселируемый в сопле элеватора, м, принимается по результатам гидравлического расчета.

4.2 Расчет водоподогревателя

Исходные данные для расчета:

расчетный расход теплоты для горячего водоснабжения Q = 299 кВт;

температура греющей воды на входе в подогреватель, ф1” = 70 0С;

температура греющей воды на выходе из подогревателя, ф3” = 30 0С.

температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя t1 = 60 єС;

температура нагреваемой воды на входе в подогреватель t2 = 5 єС

Масса греющей воды Gм, т/ч

(67)

Масса нагреваемой воды Gтр., т/ч

. (68)

Задаваясь скоростью воды в трубках подогревателя х = 0,5 м/с, определяют необходимую площадь сечения межтрубного пространства

. (69)

По [8] выбираем скоростной водоводяной подогреватель 8-114 х 4000 - Р. Его технические данные: длина секции l=4000 мм, наружный и внутренний диаметр корпуса dН/dВН=114/106; площадь поверхности нагрева одной секции fС=3,54 м2; площадь живого сечения трубок fТР=0,00293 м2; межтрубного пространства fМТР=0,005 м2; эквивалентный диаметр dЭКВ=0,0155 м2.

Скорость греющей воды в межтрубном пространстве хм, м/с

(70)

Скорость нагреваемой воды в трубках тр, м/с

(71)

Определяем среднюю температуру греющей воды ф, 0С

(72)

Определяем среднюю температуру нагреваемой воды t, 0С

(73)

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам труб б1, Вт/(м2 • 0С)

(74)



Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде б2, Вт/(м2•0С)

(75)

Средняя разность температур в подогревателе ?tср, 0C

(76)

Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2 ? 0С)

(77)

где м2 ?0С/Вт.

Поверхность водоподогревателя F, м2



(78)

где м = 0,85.

Число секций водоподогревателя n, шт.

(79)



5. Мероприятия по экономии тепловой энергии

тепловой нагрузка изоляция сеть

Ускорение темпов развития народного хозяйства сегодня не может быть достигнуто без проведения в жизнь мероприятий по экономии материальных и трудовых ресурсов.

Жилые и общественные здания являются одним из крупных потребителей тепловой энергии, причём удельный вес этой энергии в общем энергетическом балансе коммунально-бытового сектора неуклонно возрастает. Это связано в первую очередь с решением социальных задач обеспечения труда в домашнем хозяйстве и на предприятиях коммунального хозяйства, снижения времени на ведение домашнего хозяйства, сближения условий жизни городского и сельского населения.

Коммунальная энергетика характеризуется относительно невысоким уровнем топливопотребления. Однако в силу сложившихся условий её работы резервы по улучшению использования топлива, тепловой и электрической энергии здесь чрезвычайно велики. Современные источники теплоты в коммунальной энергетике имеют низкую экономичность, значительно уступающую таковой для котельных установок промышленной энергетики и тепловых электростанций. Для теплоснабжения жилищного фонда коммунальное хозяйство Беларуси большую часть тепловой энергии получает от других отраслей. Эффективность использования этой энергии остаётся невысокой. В РБ этот показатель не выше 38%. Отсюда видно, что дальнейшее успешное развитие народного хозяйства республики будет тормозиться без реализации энергосберегающих мероприятий.

Определённую экономию может принести применение центрального, зонального, поэтажного, местного индивидуального, программного и прерывистого автоматического регулирования и использование управляющих ЭВМ, оснащённых блоками программного и оптимального регулирования энергопотребления.

Тщательный монтаж систем, теплоизоляция, своевременная наладка, соблюдение сроков и состава работ по обслуживанию и ремонту систем и отдельных элементов - важные резервы экономии ТЭР.

Для коренного изменения положения дел с использованием тепла на отопление и горячее водоснабжение зданий у нас необходимо осуществить целый комплекс законодательных мероприятий, определяющих порядок проектирования, строительства и эксплуатации сооружений различного назначения.

Должны быть чётко сформулированы требования к проектным решениям зданий, обеспечивающих пониженное энергопотребление; пересмотрены методы нормирования использования энергоресурсов. Задачи по экономии теплоты на теплоснабжение зданий должны также находить отражение в соответствующих планах социального и экономического развития республики.

В числе важнейших направлений экономии энергии на перспективный период необходимо выделить следующие:

развитие систем управления энергоустановками с использованием современных средств АСУ на базе микро-ЭВМ;

использование сборного тепла, всех видов вторичных энергетических ресурсов;

увеличение доли ТЭЦ, обеспечивающих комбинированную выработку электрической и тепловой энергии;

улучшение теплотехнических характеристик ограждающих конструкций жилых, административных и промышленных зданий;

совершенствование конструкций источников теплоты и теплопотребляющих систем.

Оснащение потребителей тепла средствами контроля и регулирования расхода позволяет сократить затраты энергоресурсов не менее, чем на 10- 14%. А при учёте изменения скорости ветра - до 20. За счёт автоматического регулирования работы центральных и индивидуальных тепловых пунктов и сокращения или ликвидации потерь сетевой воды достигается экономия до 10%.

С помощью регуляторов и средств оперативного контроля температуры в отапливаемых помещениях можно стабильно выдержать комфортный режим при одновременном снижении температуры на 1-2С. Это даёт возможность сокращать до 10% топлива, расходуемого на отопление. За счёт интенсификации теплоотдачи нагревательных приборов с помощью вентиляторов достигается сокращение расхода тепловой энергии до 20%.

Известно, что недостаточная теплоизоляция ограждающих конструкций и других элементов зданий приводит к тепловым потерям. Интересные испытания эффективности применения теплоизоляции проведены в Канаде. В результате теплоизоляции наружных стен полистиролом толщиной 5 см тепловые потери были снижены на 65%. Теплоизоляция потолка матами из стекловолокна позволила снизить потери тепла на 69%. Окупаемость затрат на дополнительное устройство теплоизоляции - менее 3 лет. В течение отопительного сезона достигалась экономия по сравнению с нормативными решениями - в интервале 14-71%.

Схемы теплоснабжения новых посёлков или микрорайонов городов в первые годы их существования могут существенно отличаться от новых в последующие годы. Причём имеющая место частая смена видов топлива для источников теплоты вносит известную неопределённость и затрудняет выбор оптимальной системы теплоснабжения.

Основными направлениями работ по экономии тепловой энергии в системах теплоснабжения зданий является:

- разработка и применение при планировании и в производстве технически и экономически обоснованных прогрессивных норм расхода тепловой и электрической энергии для осуществления режима экономии и наиболее эффективного их использования;

- организация действенного учёта отпуска и потребления тепла;

- оптимизация эксплуатационных режимов тепловых сетей с разработкой и внедрением наладочных мероприятий;

- разработка и внедрение организационно-технических мероприятий по ликвидации непроизводительных тепловых потерь и утечек в сетях;

При разработке планов организационных мероприятий по экономии тепловой энергии в зданиях необходимо предусматривать выполнение работ в следующих направлениях:

повышение теплозащитных свойств зданий;

повышение надёжности и автоматизация систем отопления при централизованном теплоснабжении;

разработка конструкции и методики расчётов систем прерывистого отопления зданий с переменным тепловым режимом;

разработка методов реконструкции существующих систем отопления при изменении технологического процесса эксплуатации зданий;

совершенствование систем отопления;

совершенствование схем подключения систем отопления к тепловым сетям.

Размещено на Allbest.ru