Міське комунальне господарство

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра екології

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з Екології міських систем

на тему: Міське комунальне господарство

Студента

Шлінчак О.О.

Керівник

доц. Дорощенко В.В.

м. Житомир - 2013 рік

Зміст

Вступ

Розділ 1. Проектування системи водопостачання

1.1 Визначення розрахункових витрат води

1.2 Визначення об'єму водонапірного баку і режиму роботи насосів свердловин

1.3 Розрахунок водопровідної мережі

1.4 Визначення зниження рівнів підземних вод і потрібної кількості свердловин

1.5 Розрахунок водоприймальної частини колодязя

1.6 Підбір регулюючого водопідйомного обладнання

Розділ 2. Особливості проектування водовідвідних мереж

2.1 Розрахунок самоплавних трубопроводів

2.1.1 Визначення діаметрів труб

2.1.2 Глибина закладання трубопроводів

2.2 Визначення кількості насосних станцій і відстані між ними

2.3 Проектування насосних станцій і напірного трубопроводу

Розділ 3. Теплопостачання

3.1 Планування житлового масиву і загальних розмірів будинків

3.2 Визначення витрат тепла

3.3 Розрахунок радіаторів

3.4 Гідравлічний розрахунок теплотраси

Література

Вступ

водопостачання трубопровід житловий будинок

Головним завданням міського комунального господарства є забезпечення жителів міста водою, теплом, газом, електроенергією, транспортом, сміттєвидаленням та іншими послугами, від яких залежить комфорт житла, стан здоров'я людини, безперебійний режим роботи промислових підприємств, благоустрій мікрорайонів, екологічний стан у місті та навколо нього. Вирішення цих проблем покладається, головним чином на системи інженерних комунікацій, включаючи такі елементи як : трубопроводи і споруди на них, станції перекачки та очищення води, розподільчі водо- та газопідготовчі пункти.

Разом з цим, спорудження, експлуатація, ремонт і реконструкція комунальних мереж лягають великим тягарем на бюджет міста. Тому спеціалістам комунального господарства треба мати відповідні знання про економічно-вигідніші та екологічно-безпечні методи і способи використання енергоносіїв; сучасну технологію будівництва підземних і надземних комунікацій та шляхово-транспортних магістралей: вартість експлуатації різних варіантів проектованих мереж, споруд і насосно-силового обладнання.

Розділ 1. Проектування системи водопостачання

На підставі індивідуальних вихідних даних треба обґрунтувати і розрахувати систему водопостачання, яка охоплює три об'єкта: селище, промплощадка і ферма. Два останніх об'єкта мають декілька видів користувачів води. Забір води повинен здійснюватись за допомогою свердловин з підземних водних джерел. Регулювання подачі води в розвідну мережу повинно здійснюватись за допомогою водонапірної башти. Всі розрахунки виконують на підставі витрат води, які встановлюють на 4-х ділянках водопровідної мережі: свердловина - башта, башта - селище, селище - промплощадка, промплощадка - ферма.

По кожній ділянці визначається діаметр трубопроводу і втрати напору. Підбирається водопід'ємне обладнання, розміри баку башти і свердловини.

1.1 Визначення розрахункових витрат води

Більшість мереж і споруд систем водопостачання і водовідводу розраховуються на секундні витрати води. Проте, вихідними даними для визначення витрат води є норми водопостачання і водовідводу, які встановлені будівельними нормами і правилами (БНіІІ) для добового періоду. Тому спочатку визначається середня добова величина подачі або відводу води (). Для населеного пункту і ферми добові витрати води визначають так:

, м³/доб

де: q - норма постачання (водовідводу) питної і технічної води, л/доб;

N - число водокористувачів або продуктивність підприємства.

Користуючись значеннями норм постачання питної води та кількістю водокористувачів (згідно варіанту) обчислимо для населення і ферми:

Населення: м³/доб.

Ферма:

корови: м³/доб.

коні: м³/доб.

вівці: м³/доб.

свині: м³/доб.

Для промисловості середня добова витрата знаходиться за формулою:

,м³/доб.

де: т - норма подачі води на одиницю продукції, що виробляється, л/кг,

М - продуктивність заводу, кг.

Користуючись значеннями норм постачання питної води та продуктивністю заводу (згідно варіанту) обчислимо для промисловості:

Маслозавод: м³/доб.

Цеглезавод: м³/доб.

Хлібозавод: м³/доб.

Норма водопостачання для населення залежить від рівня благоустрою селища і змінюється в широкому діапазоні 50-350 л/доб.чол. Аналогічно змінюється і норма водовідводу, яку можна прийняти рівною нормі водопостачання.

У тваринництві норми водокористування, в основному, залежать від виду тварин. В промисловості норми водокористування призначаються на одиницю сировини, що переробляється, або продукції, що виробляється, або обладнання.

Враховуючи нерівномірність добового водокористування (влітку - більше, взимку - менше), визначимо максимальну добову величину водокористування () за формулою:

де: К_доб - коефіцієнт добової нерівномірності, який дорівнює 1,3.

Населення: м³/доб

Ферма:

корови: м³/доб

коні: м³/доб

вівці: м³/доб

свині: м³/доб

Промисловість:

Маслозавод: м³/доб

Цеглезавод: м³/доб

Хлібозавод: м³/доб

Результати розрахунків зведемо в форму табл. 1.

Таблиця 1. Визначення добових витрат води

водокористувачі	Q, л/доб	N	Qср доб м3/доб	Кдоб	Qmax доб м3/доб
Населення	300	4200	1260	1,3	1638
Ферма:
Корови	50	1400	70	1,3	91
Коні	60	150	9	1,3	11,7
Вівці	10	1700	17	1,3	22,1
Свині	25	700	17,5	1,3	22,75
	147,55
Виробництво:
Маслозавод	16	3400	54,4	1,3	70,72
Цеглезавод	8	23000	184	1,3	239,2
Хлібозавод	12	5000	60	1,3	78
	387,2
Всього	2173,491

Протягом доби користування водою також змінюється. Нерівномірність вираховується або за допомогою коефіцієнтів годинної нерівномірності, або встановлюється за результатами розподілу добових витрат за відсотками витрачання води за кожну годину. В першому випадку максимальна годинна величина знаходиться за формулою:

Q_{max год}=(Q_{max год} / 24) * К_год

К_год - коефіцієнт годинної нерівномірності, який приймається в межах 1,7-2,7.

В другому випадку розподіл максимального добового водокористування виконується за допомогою типових графіків водокористування по різним секторам, які зняті з графіку і записані в таблицю. Результати розрахунків годинних витрат величин водокористування потрібно звести у таблицю 2.

Таблиця 2. Визначення годинних витрат

години	населення	виробництво	ферма	Qгод	Qгод зростаючим підсумком, м3
	м3	%	м3	%	м3	%
0-1	19,656	1,2			2,80345	1,9	22,45945	22,5
1-2	19,656	1,2			2,21325	1,5	21,86925	44,36925
2-3	19,656	1,2			2,80345	1,9	22,45945	66,8287
3-4	22,932	1,4			2,80345	1,9	25,73545	92,56415
4-5	36,855	2,25			7,3775	5	44,2325	136,7967
5-6	54,054	3,3			7,3775	5	61,4315	198,2282
6-7	81,9	5			14,1648	9,6	96,0648	294,293
7-8	117,936	7,2			4,57405	3,1	122,5101	416,803
8-9	122,85	7,5	24,24375	6,25	8,5579	5,8	155,6517	572,4547
9-10	122,85	7,5	24,24375	6,25	7,22995	4,9	154,3237	726,7784
10-11	106,47	6,5	24,24375	6,25	5,0167	3,4	135,7305	862,5088
11-12	104,832	6,4	24,24375	6,25	4,7216	3,2	133,7974	996,3062
12-13	60,606	3,7	24,24375	6,25	6,7873	4,6	91,63705	1087,943
13-14	60,606	3,7	24,24375	6,25	11,5089	7,8	96,35865	1184,302
14-15	65,52	4	24,24375	6,25	13,8697	9,4	103,6335	1287,935
15-16	93,366	5,7	24,24375	6,25	7,9677	5,4	125,5775	1413,513
16-17	103,194	6,3	24,24375	6,25	6,7873	4,6	134,2251	1547,738
17-18	103,194	6,3	24,24375	6,25	6,7873	4,6	134,2251	1681,963
18-19	103,194	6,3	24,24375	6,25	10,9187	7,4	138,3565	1820,319
19-20	85,995	5,25	24,24375	6,25	5,902	4	116,1408	1936,46
20-21	55,692	3,4	24,24375	6,25	2,0657	1,4	82,00145	2018,462
21-22	36,036	2,2	24,24375	6,25	2,0657	1,4	62,34545	2080,807
22-23	20,475	1,25	24,24375	6,25	1,7706	1,2	46,48935	2127,296
23-24	20,475	1,25	24,24375	6,25	1,4755	1	46,19425	2173,491

1.2 Визначення об'єму водонапірного баку і режиму роботи насосів свердловин

Для визначення об'єму бака башти і числа годин роботи насосів слід скористатися сумісним графіком користування і подачі води, який будується за даними табл. 2. На графік виносяться години і годинні витрати води зростаючим підсумком.

Отримавши сукупність точок на поліграфіці і об'єднавши їх плавною кривою, ми отримали інтегральну криву водокористування, на яку накладаємо графік подачі у вигляді прямої лінії, що відповідає рівномірній подачі. Різниця в ординатах цих двох ліній є надлишки і недоліки води в мережі. Сума двох максимальних ординат надлишку і недоліку визначає об'єм баку башти. Ми отримали такі дані: V _надл.=280 м^3, V _нед.=70 м^3. Після встановлення числа годин роботи насосів (Т=20 год) ми отримали наступні дані : V _надл.=115 м^3, V _нед.=50 м³.

Але графік подачі повинен бути таким, щоб нижчерозташоване рівняння було мінімальним, тобто

V_баку = 280+70= 350 м³

V¹_баку = 100+100= 200 м³

Отже, V_баку = 100+100= 200 м³

Геометричні розміри баку визначаємо виходячи із двох умов: бак -- циліндр із співвідношенням висоти Н і діаметру d як 0,8:1,2. Для нашого розрахунку берем 1.

V

h=d

h , м

h,м 1.3. Розрахунок водопровідної мережі

Метою розрахунку водопровідної мережі є визначення діаметрів різних ділянок трубопроводу і втрат напору при русі води по ньому.

Всі результати розрахунків зводяться в табл. 3.

Заповнення таблиці починається з визначення на плані (мал.1) довжини всіх ліній. По кожній ділянці водопроводу рухається різна кількість води. Виділяють чотири ділянки з різними витратами.

Перша ділянка - від скважини до водонапірної башти розраховується на витрату, яка визначається за формулою

, м³/с

де Т -- число годин праці насосів свердловин, год. (визначається за графіком).

м³/с

Друга - від водонапірної башти до населеного пункту розраховується на пропуск максимальної годинної витрати, яка визначається за допомогою табл. 2.

, м³/с

м³/с

Третя - від населеного пункту до промплощадки розраховується на сумарну витрату по промплошадці і фермі в годину максимального використання.

,м³/с

м³/с

Четверта - від промплощадки до ферми на витрату, що надходить в годину максимального використання на ферму:

,м³/с

м³/с

Діаметр трубопроводу на кожній ділянці визначається за формулою:

,

де v -- швидкість води в трубопроводі, яка для металевих труб береться рівною 1,0…1,5 м/с.

v=1 м/с

С_кв - Б

Б - С

С - В

В - Ф

Після прийняття стандартного діаметру уточнюємо швидкість за формулою:

С_кв - Б

С - В

Для визначення втрат напору портібно скористатися формулою:

,

де л - коефіцієнт гідравлічного тертя;

l - довжина кожної ділянки трубопроводу, м;

g - прискорення вільного падіння, м/с².

Коефіцієнт гідравлічного тертя залежить від режиму руху води в трубопроводі, який можна встановити, якщо визначити число Рейнольдса. Воно визначається за формулою:

,

де у - коефіцієнт кінематичної в'язкості - 0,014 см²/с

Усі дані в формулі підставляють в сантиметрах. Якщо число Рейнольдса перевищує 4000, то це турбулентний режим. При менших значеннях - ламінарний.

С_кв - Б - турбулентний рух

Б - С - турбулентний рух

С - В - турбулентний рух

В - Ф - турбулентний рух

При турбулентному режимі л визначається за формулою:

С_кв - Б

Б - С

С - В

В - Ф

Тепер отримавши необхідні дані визначимо втрати напору на кожній з ділянок.

С_кв - Б

Б - С

С - В

В - Ф

Отримані дані занесемо до табл. 3.

Таблиця 3. Гідравлічний розрахунок трубопроводів

1.4 Визначення зниження рівнів підземних вод і потрібної кількості свердловин

Відмітки підземних вод до їх відкачки насосом називаються статичним горизонтом, а після їх зниження, стабілізації при однаковій подачі насоса і розміщення на дещо нижчій глибині, називається динамічним горизонтом. Перехід від статичних рівнів до динамічних відбувається по кривій, яка називається депресіонною. Чим більша величина зниження підземних вод біля свердловини, тим більше може бути витрата (подача) води насоса.

Здатність колодязя забезпечувати забір певної кількості води з підземних горизонтів називається його дебітом. Дебіт, подача і витрата мають однакову розмірність: м³/год.

Між дебітом і пониженням рівнів підземних вод існує криволінійна залежність, яку можна зобразити також аналітично за допомогою формули у такому вигляді:

S=aq+bq²,

де S - пониження рівнів, м; q - дебіт бурового колодязя, м³/год;

а і b - емпіричні коефіцієнти, які встановлюються за даними пробних відкачок із свердловини.

Найчастіше роблять дві відкачки з пониженнями S₁; і S₂. При цьому вимірюють подачу насоса (дебіт свердловини), який дорівнює q₁ і q₂.

S₁=11,1 м, q₁=6,4 м³/год

S₂=23,0 м, q₂=11,2 м³/год

За цими даними складають два рівняння:

S₁=aq₁+bq₁²

S₂=aq₂+bq₂²

a=1,3

b=0,067

Підставимо їх у вихідне рівняння і за ним побудуємо криву залежності q=f(S).

Знайдемо максимальне зниження підземних вод:



Відклавши S_тах на осі ординат графіка q=f(S) визначаємо максимальний дебіт свердловини q _тах.

q_тах=20,0 м³/год

Якщо q_тах >, то приймається одна свердловина. В тому випадку, коли q_тах< , потрібно побудувати декілька свердловин.

м³/год

Оскільки, q_тах< , то потрібно побудувати кілька свердловин, їх кількість N знаходиться за формулою:

свердловин

Дебіт кожної свердловини, тобто проектна витрата одного насоса, буде дорівнювати:

м³/год

Величина дозволяє за допомогою графіка визначати фактичне зниження рівнів підземних вод в свердловині.

1.5 Розрахунок водоприймальної частини колодязя

В буровому колодязі водоприймальною частиною є фільтр, який розташований в нижній частині обсадної колони і приєднується до неї за допомогою сальника (мал.2). Проектування фільтру заключається у виборі його конструкції і розмірів. Вирішальним фактором у виборі конструкції є гранулометричний склад водоносного шару. Ми запроектували дірчастий фільтр, який застосовують в тріщинуватих породах, гравію і крупнозернистих пісках.

Розміри вхідних отворів дірчастого фільтру d_отв :

,

де d_р-- розрахунковий діаметр часток піску, мм. (1,3 мм - згідно варіанту)

мм

Відстань між отворами при їх шаховому розміщенні приймається рівною (2,5...3) d_отв,а між рядами (1,25... 1,5) d_отв.

Діаметр фільтру визначають за формулою:

, м

де: Q_пс - подача води насосної станції за добу, м³/добу;

п -- число разом працюючих свердловин;

l_р - робоча довжина фільтру, м.

l_р = М - (1…2), м

де: М- потужність водоносного пласту, м; (11,4 м - згідно варіанту)

l_р = 11,4-1,4=10 м

- швидкість фільтрації, яка може бути визначена за емпіричною формулою С.К. Абрамова:

,м/доб.,

де: К_ф- коефіцієнт фільтрації, м/доб.; К_ф=25

м/доб

ц - свердловинність каркасу фільтра. ц=0,29

1.6 Підбір регулюючого водопідйомного обладнання

Регулюючим обладнанням в системі, що розглядається, є водонапірна башта і насоси, що розміщені в скважинах.

Об'єм і розміри бака ми вже визначили. Другий параметр - висота водонапірної башти залежить від місця розташування її на місцевості, величини підтримуючого напору і втрат напору на шляху руху води від башти до форми. З метою зменшення висоти стовбура башти її розміщають на більш високих відмітках місцевості. Напір, який повинна підтримувати башта називається вільним і залежить головним чином від виду і поверхні забудови. Розрахунок виконується за формулою:

Н_б=(v_дт - v_б) + ?h+ H₀

Н_б=(148-149)+0,144+10=19,14м

де: v _дт„ і v _б - відмітки поверхні землі в диктуючій точці і в місці встановлення башти. За диктуючу точку приймають найбільш віддалений від башти використовувач (в даному випадку це ферма);

?h - втрати напору від башти до ферми, м (приймаються за результатами розрахунків, табл. 3);

Но - вільний напір, який для такої диктуючої точки як ферма можна прийняти рівним 7... 10 м.

Для відкачки води із свердловини застосовують занурювані артезіанські насоси. Кожен насос підбирається за відповідними каталожними таблицями і графіками. Для цього потрібно знайти два вихідних параметра: подачу і повний напір. Подачу визначили, а повний напір знаходять таким чином:

Н_повн = (v_вбб - v_др) + ?h+ h₀

Н_повн =(164,48-89,4)+0,006+2=77,09 м

де: v_вбб - відмітка верху баку башти, яку можна визначити таким чином:

v_вбб= v_б+ Н_б + h_б,

де v_б - відмітка поверхні землі у башти, м;

Н_б - висота башти; h_{б -} висота бака, м;

v_вбб= 149+ 9,14 + 6,34=164,48 м

v_др - відмітка динамічного рівня підземних вод, яка дорівнює:

v_др=v_сг - S_фак,

де: v_сг - відмітка статистичного горизонту, м (142,2 м - згідно варіанту);

S_фак - пониження рівнів підземних вод при їх відкачці, в робочому режимі, м;

v_др=142,2 - 52,8=89,4 м

?h - втрати напору від свердловини до башти, м;

h₀ - запас на вилив, м (1...2 м).

За отриманими даними було підібрано насос марки ЕЦВ 6-10-80. Також діаметри труб обсадних колон (150мм) та водопідйомних (60 мм).

Розділ 2. Особливості проектування водовідвідних мереж

При розрахунках системи водовідведення відповідно плану населеного пункту на очищення і скид в р. Тетерів ідуть лише стічні води селища і підприємства. Об'єм стоків, що відводяться від цих об'єктів можна прийняти рівним максимальному об'єму водопостачання. Для чого можна скористатися даними таблиці 1.

Розрахунок зовнішньої каналізаційної мережі можна поділити на:

Дворову мережу,за відсутністю плану населеного пункту її слід прийняти довжиною 100…200 м, діаметром 100…150 мм, і ухилом 0,005.

Вуличну мережу, яка починається в середині населеного пункту і закінчується в місці приєднання колектора стічних вод з промплощадки до головної магістралі.

Вулична:

м/с

Після промплощадки:

м/с

де Q_н і Q_п - відповідно витрати стічних вод, що надходять з населеного пункту і промислових підприємств

2.1 Розрахунок самоплавних трубопроводів

Характерною особливістю каналізаційних мереж є самоплавний рух води з частковим заповненням поперечного перерізу трубопроводів. На відміну від водопровідних ліній, вони укладаються з повними ухилами і перепадами від молодшої (дворової) до старшої (вуличної) мереж.

Ухил трубопроводів вуличної (другої) і останній (третій) Приймається однаковим і становить 0,004.

2.1.1 Визначення діаметрів труб

Спочатку знайдемо орієнтований діаметр труб за формулою:

,

де: Q_с - секундна витрата води на кожній розрахунковій ділянці. м³/с;

т - рівень заповнення труб водою (0,85);

V_0,2 - швидкість руху води в трубопроводі, яка в свою чергу знаходиться залежно від ухилу та рівня наповнення труби d=200мм.

рівень наповнення трубопроводу=0,85

ухил трубопроводу =0,004

Отже, V_0,2 =0,8 м/с

Вулична: d_ст =150мм

Після промплощадки: d_ст =200мм

Прийнявши стандартний діаметр d_ст трубопроводу, який наближений до d₀ визначається поправочний коефіцієнт "К" на збільшення або зменшення швидкості в зв'язку із збільшенням або зменшенням d_ст в порівнянні з d = 200 мм.

К=0,75

Тоді розрахункова швидкість стічних вод в трубопроводі буде дорівнювати:

V_роз =V_0,2ЧК

Вулична : V_роз =0,8Ч0,75=0,6 м/с

Після промплощадки: V_роз=0,8Ч0,97=0,78 м/с

А розрахунковий діаметр буде дорівнювати:

Вулична: d = 200 мм

Пімля промплощаки: d = 200 мм

2.1.2 Глибина закладання трубопроводів

Мінімальну глибину закладання труб має дворова мережа. Проектування починають від місця першого виводу стічних вод з найбільш віддаленого будинку кварталу.

Ця початкова глибина h _поч знаходиться за формулою:

h _поч =h_пр - 0,3 м

де h_пр - глибина промерзання ґрунту, м (1,1 м).

h _поч =1,1- 0,3=0,8 м

Однак, тут потрібно виконати ще одні умови:

h _поч = 0,7 +d,

де d- діаметр труби дворової мережі, м (d = 100... 150 мм).

h _поч = 0,7 +0,1=0,8м

З двох отриманих величин h _поч приймають максимальну. Отже, h _поч =0,8 м.

Глибину дворової мережі в місці приєднання її до вуличної мережі (h_к) знаходять так:

h_к = h _поч + l_дв i_дв

де l_дв та i_дв -- відповідно довжина і ухил дворової мережі.

За відсутності плану населеного пункту дворову мережу слід прийняти довжиною 100…200 м, діаметром 100…150 мм і ухилом 0,005.

h_к =0,8 + 200Ч0,005=1,8 м

Так як з'єднання дворової і вуличних мереж здійснюється по верху труб, то початкова глибина вуличної мережі буде дорівнювати:

H_поч =h_к +D-d

де D - діаметр труби вуличної мережі, м.

Початкова глибина вуличної мережі H_поч =1,8+0,2 - 0,1 = 1,9 м.

Максимальна глибина закладання труб - 6,0 м, ухил - 0,004.

2.2 Визначення кількості насосних станцій і відстані між ними

В залежності від ухилів трубопроводів і землі по трасі їх прокладання, початкової і кінцевої глибин визначається кількість і місця розташування насосних станцій на каналізаційних колекторах.

Орієнтовано відстань між фекальними насосними станціями можна визначити за формулою:

,

де Н_max - гранична глибина закладання труб, м;

І_т і І_з - відповідно ухили трубопроводу і землі.

Так як z = -372,7, то ми приймаємо глибину закритої труби дорівнює Н_поч і одна насосна станція ставиться перед очисними спорудами.

Розділ 3. Теплопостачання

Опалення житлових і адміністративних будинків, сфери обслуговування, навчальних і дошкільних дитячих закладів є складовою частиною діяльності держкомунгоспу.

Робота починається з проектування житлового кварталу, тобто його планування при забудові будинками. Після визначення тепловтрат по всіх будинках в зимовий період розраховується теплова мережа від котельні до житлового масиву, а також розраховується і підбираються нагрівальні прилади і насосно-силове обладнання.

3.1 Планування житлового масиву і загальних розмірів будинків

Спочатку визначаємо площу, яка буде зайнята житловими будинками (F_ж.б.) за формулою:

F_ж.б.=PЧF_ж.м.,

де Р -- щільність житлового фонду нетто, %.

F_ж.м - площа житлової забудови, га

F_ж.б.=0,3Ч20=60000м²=6 га

Використовуючи свої знання про будову житлових споруд та зробивши певні заміри встановлюємо розміри окремих елементів будинків.

Будинок семиповерховий і має шість під'їздів.

Ширина - 20 м

Довжина - 80 м

Зробивши заміри висоти житлових кімнат з урахуванням товщини міжповерхового покриття (0,3...0,4), визначимо загальну висоту будинку.

h_буд=(2,5+0,4)Ч8=23,2 м

Площа одного будинку: S=20Ч80=1600 м²

За отриманими даними визначимо кількість житлових будинків на масиві:

будинків

Отриману кількість будинків схематично розміщуємо на схемі в масштабі 1:1000.

3.2 Визначення витрат тепла

Теплові витрати приміщенням визначають як суму тепловитрат крізь окремі огорожі (підлогу, стелю і стіни) за такою формулою:

,

де: F - поверхня огорожі, м²;

R₀ - загальний опір теплопередачі, ;

t_в і t_з - внутрішня та зовнішня температура, °С.

Витрати тепла через стіни:

Спочатку визначимо загальний опір теплопередачі за формулою:

,

де R_в - опір теплосприйманню (R_в = 0,133);

R_н - опір тепловіддачі (R_н = 0,05)

- термічний опір огорож, який визначається за формулою:

,

де: л - коефіцієнт теплопровідності, .

Оскільки, стіни цегляно-глинисті (товщина 775 мм), то шар пінопласту (товщина 0 мм) та два шари штукатурки товщиною 4 см.

Отже, для цегла-глина: л₁=0,7;

для пінопласту: л₂=0,1;

для штукатурки: ?₃=0,04 м, л₃=0,7.

Загальна площа:

F=(20+80)Ч2Ч23,2=4640 м²

Витрати тепла:

ккал/год

Для всіх вертикальних огорож, які орієнтовані на північ та схід застосовують добавку до основних тепловитрат у розмірі 10%.

Отримані дані зведемо у таблицю 5.

Таблиця 5. Розрахунок тепловитрат по стінам з додатками на орієнтацію

Загальна площа	Площа стін, м2 орієнтована на:	Товщина,мм	Опір теплопередачі	Температура, оС	Витрати тепла, ккал/год	Додаткові витрати на орієнтацію
	Захід	північ	схід	південь	цегла	Пенопласт	Штукатурка	Rк	Rпен	Rшт	R0	внутрішня	зовнішня		Загальна площа, м2	Витрати тепла, ккал-год
4640	580	1160	580	1160	775	0	0,04	1,11	0	0,06	1,17	+20	-34	185188,5	1740	69445,7

Витрати тепла через підлогу:

Для визначення витрат тепла через утеплену підлогу - площу в безпідвальних приміщеннях розбивають на 4 зони, тобто смуги шириною 2 м, які йдуть паралельно фундаменту будинку. Перша смуга прилягає безпосередньо до фундаменту, інші поступово наближаються до середини підлоги. Якщо ширина будинку невелика, третя і, особливо, четверта зони можуть бути відсутні.

Для неутеплених підлог коефіцієнт опору теплопровідності R_н.п. приймають слідуючими:

перша зона-2,5;

друга зона - 5,0;

третя зона- 10,0;

четверта зона - 16,5.

І зона.

F=(20Ч80)-(16Ч76)=1600-1216=386 м²

ккал/год

ІІ зона.

F=(16Ч76)-(12Ч72)=1216-864=352 м²

ккал/год

ІІІ зона.

F=(12Ч72) - (8Ч68)=864-544=320 м²

ккал/год

ІVзона.

F=(8Ч68) =544 м²

ккал/год

F_{заг під} = F₁ + F₂ + F₃ + F₄ = 386+352+320+544=1600 м²

Q_{заг під} =8337,6+3801,6+1728+1780,4 =15647 ккал/год

Витрати тепла через стелю:

Стеля розраховується із умов товщини залізобетонної плити перекриття 150...200 мм і теплозахисного шару товщиною 20 мм, за методикою встановленою для підлог.

І зона.

F=(20Ч80)-(16Ч76)=1600-1216=386 м²

ккал/год

ІІ зона.

F=(16Ч76)-(12Ч72)=1216-864=352 м²

ккал/год

ІІІ зона.

F=(12Ч72) - (8Ч68)=864-544=320 м²

ккал/год

ІVзона.

F=(8Ч68) =544 м²

ккал/год

F_{заг ст} = F₁ + F₂ + F₃ + F₄ = 386+352+320+544=1600 м²

Q_{заг ст} = 7444+3586,4+1677,7+1748,6=14456,7 ккал/год

Витрати тепла через зовнішні двері:

Для зовнішніх одностворчастих дверей з тамбуром до витрат тепла крізь стіни в 5 поверхових будинках слід додати величину 0,6ЧQ.

Q_дв=1,2*185188=222225,6 ккал/год

Витрати тепла через вікна:

Тепловитрати крізь вікна, площа яких включена в загальну площу стін визначають за формулою:

, ккал/год

де: F_вік - загальна площа вікон, м;

К_вік -коефіцієнт теплопровідності вікон;

К_с - коефіцієнт теплопровідності стін, який визначається як:

Вікна на сходинкових клітках: розмір - 1 мЧ1,5 м, кількість - 40 вікна.

F_вік=(1Ч1,5)Ч40=60 м²

К_вік =2,5

, ккал/год

Кімнатні вікна: розмір - 1,4 мЧ1,6 м, кількість - 120 вікон.

F_вік=(1,4Ч1,6)Ч120=268,8 м²

К_вік=2,3

, ккал/год

Кухонні вікна (подвійні з розділеним переплетом): розмір - 1,2 мЧ1,4 м, кількість - 42 вікон.

F_вік=(1,2Ч1,4)Ч42=70,56 м²

К_вік=2,3

, ккал/год

Q_{заг вік} =5702,4+22643,7+5944 =34290,1 ккал/год

Таблиця 6. Зведена кількість витрат тепла по будинку, ккал/год

Найменування	стіни	вікна	двері	підлога	стеля	Додаткові витрати	Разом
						орієнтація	вітер
Величина	185188,5	34290,1	222225,6	15647	14456,7	69445,7	-	541253,6

Величини тепловитрат для всього житлового масиву дорівнюють сумі витрат всіх будинків, помноженої на коефіцієнт К = 1,2, який враховує витрати тепла у вузлах управління подачі тепла в будинках та підсобних приміщеннях.

Q_раз=NQ_будК, ккал/год

де: N - число будинків;

Q_буд - витрати тепла одним будинком, ккал/год.

Q_раз=38Ч541253,6Ч1,2=24681136 ккал/год

3.3 Розрахунок радіаторів

Потрібну поверхню нагріву радіаторів визначають за формулою:

, екм

де: Q - теплова потужність радіаторів (тепловтрати приміщенням, ккал/год);

q- теплова потужність 1 екм, яка залежить від різниці температур теплоносія і приміщення (t_cp - t_в), ккал/год

°С t_в=20°С

t_cp - t_в=82,5 - 20=62,5°С

Отже, q=397 ккал/год

екм

Число секцій радіатора визначається за формулою:

,

де: f -- поверхня нагріву однієї секції радіатора в екм/см. Для радіатора РД-90 f=0,275 екм/см.

Радіатори найчастіше встановлюють в нішах під вікнами. Тому в середньому число секцій в радіаторі визначається так:

,

де: т - число вікон у приміщенні.

секцій

3.4 Гідравлічний розрахунок теплотраси

Теплотраса складається з прямої та оберненої лінії однакового діаметру, які найчастіше прокладають у лотках або естакадах в ізольованому вигляді з ухилом не менше 0,002.

Завдання гідравлічного розрахунку зводяться до визначення діаметру теплотраси і витрат напору.

Спочатку визначається кількість води, яка буде циркулюватиме між котельнею і житловим масивом за формулою:

, кг/год

де: Q _раз - загальне теплове навантаження (втрати тепла, ккал/год);

с - теплоємність води, (с = 1);

t_г - t_о - різниця температур гарячої та холодної води, °С.

кг/год

Розрахунок діаметра трубопроводу виконуємо наступним способом:

І спосіб

Визначаємо об'єм води, який рухається в трубопроводі через його поперечний переріз за 1 секунду:

, м³/с

м³/с

Виходячи з того, що оптимальна швидкість води в трубопроводах дорівнює 1,0...1,5 м/с, то діаметр трубопроводу можна визначити за формулою:

,

де: V-- витрати води, м³/с.

=1,5 м/с

Стандартний діаметр: d_ст=600 мм

Уточнюємо швидкість за формулою:

 м³/с

ІІ спосіб

Витрати напору при русі води по трубопроводу діляться на подолання сил тертя і місцевих опорів, тобто:

При розрахунках, витрати на подолання тертя знаходяться за формулою:

, м

де: - питомі витрати напору на 1 м довжини трубопроводу, мм (=1 мм)

l - довжина трубопроводу, м.(l=1,0 км)

м

Місцеві витрати напору визначаються за формулою:

,

де: сума коефіцієнтів місцевих опорів.

=100+40+20+15+20+10=205 м

Отже, знайдемо втрати напору:

За даними V і 2h_w підберемо насос.

V=0,27 м³/с=0,27Ч3600=972 м³/год

h_w=2Ч10,8=21,7м

За отриманими результатами обрали насос 10НДв.

Список використаної літератури

1. Бакка М.Т., Дорощенко В.В. Міське комунальне господарство. 4.1. Комунальні мережі. - Житомир, 2004.

2. Бакка М.Т., Дорощенко В.В. Очисні споруди і пристрої. - Житомир, 2005.

3. Бутягин В.В. Планировка й благоустройство городов. - М.: Стройиздат, 1974.

4. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод / Під редакцією Запольського А.К. - К.: Лібра, 2000.

Размещено на Allbest.ru