Проектирование систем централизованного теплоснабжения района города Вологды от газовой котельной и отопления жилого здания

3.и. - сумма коэффициентов местных сопротивлений арматуры, находящейся на участке, которая определяется по формуле:

.

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, принимается по таблице 3 [17];

- скорость потока воды, ;

- скорость потока воды на участке, .

3.к. , - гидравлическое сопротивление участка, рассчитываемое по формуле:

.

4. Отопительные приборы

4.а. Стояк: номер стояка, к которому относится участок с данным отопительным прибором;

4.б. Помещение: номер помещения, обогреваемого данным отопительным прибором;

4.в. Тип отопительного прибора: каталожный символ типа отопительного прибора;

4.г. , - количество элементов, из которых состоит отопительный прибор;

4.д. , - расчетная тепловая мощность отопительного прибора, с учетом перераспределения расчетных потерь помещения между приборами (не учитывает теплопоступления от трубопроводов);

4.е. , - требуемая тепловая мощность отопительного прибора с учетом теплопоступлений;

4.ж. , - реальная тепловая мощность отопительного прибора, вытекающая из тепловых и гидравлических условий его работы;

4.з. , - Дефицит или избыток тепловой мощности отопительного прибора, возникающий из-за его неправильного подбора для нужд теплых помещений (минусовое значение означает избыток мощности);

4.и. - Авторитет отопительных приборов.

5. Конструкция подпольных отопительных приборов

6. Подпольные отопительные приборы

7. Другие потребители

8. Насосы

9. Циркуляционные кольца

10. Настройки (таблица содержит сводку настроек для регулирующей арматуры, устанавливаемой на разводящих трубопроводах)

10.а. Тип участка, на котором установлена регулирующая арматура: - подающий, - обратный;

10.б. Помещение: номер помещения, в котором находится участок с регулирующей арматурой;

10.в. Символ: каталожный символ типа арматуры;

10.г. Настройка регулирующей арматуры;

10.д. Авторитет (для арматуры с термостатическим вентилем): отношение падения давления на термостатическом вентиле к гидравлическому сопротивлению кольца, на котором расположен вентиль, либо к гидравлическому сопротивлению той части циркуляционного кольца, который стабилизируется регулятором разницы давлений, рассчитывается по формуле:

.

где - гидравлическое сопротивление термостатического вентиля, ;

- гидравлическое сопротивления циркуляционного кольца или его части, стабилизируемой регулятором разницы давлений, ;

10.е. Номинальный диаметр арматуры, ;

10.ж. , - расход воды, проходящий через данную арматуру;

10.з. , - коэффициент пропускной способности регулирующей арматуры;

10.и. , - падение давления на регулирующей арматуре.

Результаты гидравлического расчета системы водяного отопления представлены на одном из листов графической части дипломного проекта.

5. Проектирование теплового пункта здания

Тепловыми пунктами называют объекты теплоснабжения зданий, предназначенные для присоединения к тепловым сетям систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок промышленных и сельскохозяйственных предприятий, жилых и общественных зданий [5].

5.1 Общие сведения по тепловым пунктам

Технологические схемы тепловых пунктов различаются в зависимости от [21]:

- вида и количества одновременно присоединенных к ним потребителей теплоты - систем отопления, горячего водоснабжения (далее ГВС), вентиляции и кондиционирования воздуха (далее вентиляции);

- способа присоединения к тепловой сети системы ГВС - открытая или закрытая система теплоснабжения;

- принципа нагрева воды для ГВС при закрытой системе теплоснабжения - одноступенчатая или двухступенчатая схема;

- способа присоединения к тепловой сети систем отопления и вентиляции - зависимое, с подачей теплоносителя в систему теплопотребления непосредственно из тепловых сетей, или независимое - через водоподогреватели;

- температуры теплоносителя в тепловой сети и в системах теплопотребления (отопление и вентиляция) - одинаковые или разные (например, или );

- пьезометрического графика системы теплоснабжения и его соотношения к отметке и высоте здания;

- требований к уровню автоматизации;

- частных указаний теплоснабжающей организации и дополнительных требований заказчика.

По функциональному назначению тепловой пункт можно разделить на отдельные узлы, связанные между собой трубопроводами и имеющие обособленные или, в отдельных случаях, общие средства автоматического управления [21]:

- узел ввода тепловой сети (стальная запорная фланцевая или приварная арматура на входе и выходе из здания, сетчатые фильтры, грязевики);

- узел учета теплопотребления (теплосчетчик, предназначенный для вычисления потребляемой тепловой энергии);

- узел согласования давлений в тепловой сети и системах теплопотребления (регулятор давлений, предназначенный для обеспечения работы всех элементов теплового пункта, систем теплопотребления, а также тепловых сетей в стабильном и безаварийном гидравлическом режиме);

- узел присоединения систем вентиляции;

- узел присоединения системы ГВС;

- узел присоединения системы отопления;

- узел подпитки (для компенсации потерь теплоносителя в системах отопления и ГВС).

5.2 Расчет и подбор основного оборудования

В тепловых пунктах предусматриваются размещение оборудования, арматуры, приборов контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляется [5]:

- преобразование вида теплоносителя и его параметров;

- контроль параметров теплоносителя;

- регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

- отключение систем потребления теплоты;

- защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;

- заполнение и подпитка систем потребления теплоты;

- учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и конденсата;

- сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;

- аккумулирование теплоты;

- водоподготовка для систем ГВС.

В тепловом пункте в зависимости от его назначения и конкретных условий присоединения потребителей могут осуществляться все перечисленные функции или только их часть.

5.2.1 Исходные данные

Наименование здания - жилое пятиэтажное здание с встроено-пристроенными общественными помещениями на цокольном этаже.

Тепловая нагрузка на жилое здание - .

Тепловая нагрузка на общественные помещения - .

Суммарная тепловая нагрузка на здание - .

Температура теплоносителя в тепловой сети - .

Температура теплоносителя в системе отопления - .

Схема присоединения систем отопления к тепловой сети - независимая (через пластинчатые теплообменники).

Тепловой узел управления - автоматизированный.

5.2.2 Определение расходов воды на участках теплового пункта

Определим расход воды по греющему и нагреваемому теплоносителю для каждой системы соответственно по уравнению теплого баланса:

;

.

Для жилого сектора:

;

.

Для цокольного этажа:

;

.

Расчетный расход воды на подпитку систем водяного отопления из обратного трубопровода тепловой сети принимается равным 20% от объема воды в системах теплопотребления здания и расширительном сосуде, т.е.:

,

где - удельный объем воды в системе теплопотребления, 15 м³/МВт;

- расчетный объем воды в расширительном баке, см. 5.2.6.

Для жилого сектора:

.

Для цокольного этажа:

.

5.2.3 Расчет и подбор водоподогревателя

Программа, по которой осуществляется расчет и подбор теплообменных аппаратов, называется Danfoss-Hex. Благодаря своей простоте, позволяет произвести быстрый подбор наиболее оптимального теплообменного аппарата для конкретной системы водяного отопления и ГВС. В настоящее время огромную популярность получили пластинчатые теплообменника одноименной фирмы Danfoss, так как у них относительно высокий коэффициент теплопередачи и большая поверхность нагрева в единице объема, из чего следует высокая эффективность и компактность этого теплообменного оборудования. Именно на этих водоподогревателях (ВПУ) специализируется данная программа.

Ниже представлен алгоритм подбора и расчета ВПУ.

Исходные данные:

1. Выбирается вид пластинчатого теплообменника - паянный или разборный;

2. Выбирается теплоноситель:

- греющий;

- нагреваемый.

В качестве теплоносителей в программе представлена вода, масло, этиленгликоль, пропиленгликоль. Если выбирают последние два, то вводят процентное содержание гликоля в открывшемся диалоговом окне.

Можно выбрать другую среду, но для этого необходимо ввести ее физические свойства.

3. Указывается мощность , или , или расход вторичного контура , или ;

4. Задаются температуры греющего и нагреваемого теплоносителя до и после ВПУ;

5. В процентах вводят минимальный запас поверхности теплообменника и максимальные потери напора горячего и холодного теплоносителя в ;

6. Итоги расчета:

Программа выбирает по заданным исходным данным пять теплообменников, наиболее эффективным из которых будет первым в списке. В результатах указывается марка теплообменника, его поверхность теплообмена, запас поверхности в процентах, габаритные размеры, вес, теплопроводность пластин, гидравлическое сопротивление, , для греющего и нагреваемого теплоносителя и т. д. Кроме этого, по выбранным параметрам теплоносителя программа строит температурный график. Результаты подборов теплообменников приведены для жилого здания и цоколя в таблицах 5.1 и 5.2 соответственно.

5.2.4 Расчет и подбор циркуляционного насоса (для жилого здания)

В системах водяного отопления применяются специальные отопительные насосы, перемещающие значительные расходы воды и развивающие при этом небольшие напоры. Это малошумные горизонтальные насосы радиального (центробежного) типа непосредственно соединенные с электродвигателем. Они закрепляются на трубах без фундамента.

Программа, по которой осуществлен расчет и подбор циркуляционного насоса (ЦН), называется Wilo-Select. Программа выбора насоса оснащена:

1. Гидравлическим выбором, который позволяет осуществить законченный проект всей гидравлической системы, исходя из заданных условий работы. Расчет рабочей точки управляет встроенным блоком расчета потерь на трение. Схема включения позволяет задать как один насос, так и два параллельных или последовательных насоса, сдвоенный насос или бустер;

2. Каталогом насоса, позволяющий осуществить подбор насоса из представленной номенклатуры насосов самостоятельно. Функция для опытных пользователей, хорошо знающих продукцию и относительно точно представляющих желаемый насос;

3. Каталогом замены насоса. Предусмотрен для выбора подходящего насоса и его установки вместо существующего;

4. Расчетом затрат на электроэнергию. Выбор насоса осуществляется по критерию экономической целесообразности.

Ниже представлен алгоритм подбора и расчета ЦН.

Таблица 5.1 - Параметры теплообменника

№	Показатель	Первичная сторона	Вторичная сторона
Общие данные
1	Тип теплообменника	XG 20H-1 30
2	Danfoss Code	004B5215
3	Мощность, кВт	154,8
4	Расход теплоносителя, м3/ч	2,46	5,47
5	Входная температура, °С	130,0	70,0
6	Выходная температура, °С	75,0	95,0
7	Действительная обратная температура, °С	73,8	-
8	Температурный напор, °С	15,5
9	Потери напора, кПа	1,3	4,1
10	Скорость, м/с	0,3	0,7
Расчетные величины
11	Количество каналов	14	15
12	Объем воды, л	6,72	7,20
13	Максимальное допустимое давление, бар	25	25
14	Максимальная допустимая температура, °С	180	180
15	Запас поверхности, %	25
16	Поверхность теплообмена, м2	3,43
17	Вес, кг	149,0
Физические свойства
18	Вид теплоносителя	Вода	Вода
19	Теплоемкость, кДж/(кг·К)	4,218	4,198
20	Плотность, кг/м3	957,3	970,2
21	Динамическая вязкость, (мН·с)/м2	0,271	0,353
22	Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,680	0,671
23	Критерий Рейнольдса	1407	2276

Таблица 5.2 - Параметры теплообменника

№	Показатель	Первичная сторона	Вторичная сторона
Общие данные
1	Тип теплообменника	XG 10-1 40
2	Danfoss Code	004B5020
3	Мощность, кВт	34,6
4	Расход теплоносителя, м3/ч	0,547	1,224
5	Входная температура, °С	130,0	70,0
6	Выходная температура, °С	75,0	95,0
7	Действительная обратная температура	73,5	-
8	Температурный напор, °С	15,5
9	Потери напора, кПа	1,0	2,2
10	Скорость, м/с	0,3	0,6
Расчетные величины
11	Количество каналов	19	20
12	Объем воды, л	0,85	0,90
13	Максимальное допустимое давление, бар	25	25
14	Максимальное допустимая температура, °С	180	180
15	Запас поверхности, %	33,33
16	Поверхность теплообмена, м2	0,81
17	Вес, кг	24,0
Физические свойства
18	Вид теплоносителя	Вода	Вода
19	Теплоемкость, кДж/(кг·К)	4,218	4,198
20	Плотность, кг/м3	957,4	970,2
21	Динамическая вязкость, (мН·с)/м2	0,272	0,353
22	Теплопроводность, Вт/(м·К)	0,680	0,671
23	Критерий Рейнольдса	438	727

Исходные данные:

1. Выбирается область применения ЦН - отопление, ГВС, солнечная энергетика, водоотведение, для использования дождевой воды и т.д. В нашем случае - отопление;

2. Вид насоса - с мокрым или сухим ротором. В нашем случае - с мокрым ротором;

3. Выбор насоса с точки зрения энергосбережения - высокоэффективные, энергосберегающие и т.д. Принимаем стандартный вид ЦН с максимальной частотой вращения ротора ;

4. Одинарный или сдвоенный ЦН - одинарный (с учетом наличия резервного насоса на складе);

5. Вид теплоносителя: вода, этиленгликоль, пропиленгликоль. Если выбирают последние два, то вводят процентное содержание гликоля в открывшемся диалоговом окне;

6. Температура теплоносителя. Насос установлен на обратном трубопроводе системы водяного отопления, т. е. . В приложенном рядом списке указываются физические свойства среды: плотность , кинематическая вязкость ;

7. Указываются основные параметры подбора насоса, а именно расчетный расход воды и общий напор. Расход воды в системе отопления составляет . Напор подбираемого насоса должен компенсировать потери давления в системе водяного отопления , , и гидравлическое сопротивление оборудования теплового пункта, через которые циркулирует теплоноситель , . По результатам гидравлического расчета (см. 3.4) , а . Тогда, с учетом запаса давления в 20%, принимаем запрашиваемый напор равным .

8. Итоги расчета:

Программа выводит список насосов, которые удовлетворяют заданным условиям. Пользователь при выборе насоса может учесть расходы денежных средств на потребляемую электроэнергию оборудованием, цену за единицу товара, максимально потребляемую мощность и другие существенные параметры. Программа строит для каждого случая рабочий график насоса, по которому определяются параметры насоса для данной системы водяного отопления (рабочая точка).

5.2.5 Расчет и подбор подпиточного устройства (для жилого здания)

В комплект подпиточных устройств входит соленоидный клапан и прессостат, который устанавливается непосредственно на трубопроводе системы подпитки вблизи подключения расширительного сосуда (см. 5.2.6).

Подбор соленоидного клапана производится по такому же принципу, как и подбор регулирующего клапана в систему регулирования температуры (см. 6.3).

Выберем параметры подпиточного устройства для следующих условий:

- расчетный расход воды на подпитку системы водяного отопления рассчитан в 5.2.2 и равен ;

- высота системы отопления - ;

- температура теплоносителя в самой верхней точке системы ;

- условное давление для установленных в системе чугунных радиаторов .

Минимальное необходимое статическое давление в системе отопления для обеспечения ее заполнения и невскипания теплоносителя , , рассчитывается по формуле [21]:

,

где - избыточное давление насыщения водяного пара, , для примем равным .

Тогда требуемое минимальное статическое давление в системе отопления по формуле (5.4) будет равно:

.

Максимальное допустимое статическое давление в системе отопления, исходя из прочности отопительных приборов , , будет равно:

.

Минимальное давление перед подпиточным соленоидным клапаном типа EV220В , , будет равно:

.

Избыточное давление , , после регулирующего органа перед подпиточным узлом по результатам расчета (см. 6.3) составило . С учетом потерь давления в оборудовании узла подпитки (сетчатый фильтр, обратный клапан, запорный кран) давление перед соленоидным клапаном будет равно . Значение избыточного давления удовлетворяет условию (5.7), т.е. .

Для системы подпитки перепад давлений на соленоидном клапане определяется как разность между требуемым статическим давлением в системе теплопотребления при ее независимом присоединении к тепловой сети , , и давлением пред клапаном, т.е. .

Рассчитаем требуемую пропускную способность регулирующего клапана по формуле (6.2) с учетом коэффициента запаса:

.

По каталогу [21] подираем регулятор EV220B , с соблюдением условия (6.1). По аналогичной методике подбирается соленоидный подпиточный клапан для системы отопления цокольного этажа.

5.2.6 Расчет и подбор расширительного бака

Для компенсации изменения объема теплоносителя в результате его нагрева и охлаждения в независимо присоединенных системах водяного отопления и вентиляции предусматривается установка расширительных баков. Расширительные баки присоединяются к трубопроводам вторичного контура системы теплопотребления перед циркуляционными насосами. Расширительный мембранный бак имеет корпус, изготовленный из листовой высококачественной стали и покрытый эмалью оранжевого цвета, разделенный мембраной на две камеры: водяную и воздушную. В воздушной камере находится предварительно закаченный на заводе воздух. Со стороны воздушной камеры в корпусе мембранного бака располагается пневмоклапан, предназначенный для регулирования давления воздуха. Поступление и выход из расширительного мембранного бака воды осуществляется через резьбовой присоединительный патрубок.

Подбор расширительного бака осуществляется по объему расширения, который определяется по формуле:

,

где - коэффициент объемного расширения, примем равным ;

- объем воды в системе, . Согласно формуле (5.3) в жилом секторе здания объем циркулирующей воды , а в секторе общественных помещений - ;

- величина первоначального давления в баке, ;

- максимально допустимое давление в системе отопления жилого здания (5.6), для приборов цокольного этажа . Она задана порогом срабатывания клапана безопасности в системе отопления.

Для жилого сектора:

.

Для цокольного этажа:

.

Бак подбирают, обеспечивая компенсацию рассчитанного объема. Учитывая, что коэффициент заполнения водой расширительного бака с фиксированной несменной мембраной при данных давлениях равен , то для рассматриваемых систем подойдут баки с объемами и соответственно. По величине рассчитанного объема подбираем с помощью каталога (используем в нашем случае каталог мембранных расширительных баков фирмы Zilmet серии CAL-PRO) бак заданных параметров. Все расширительные баки снабжены предохранительными клапанами безопасности.

6. Автоматизация теплового пункта здания

6.1 Основные положения

В соответствии с правилами по проектированию тепловых пунктов [5] автоматизация центральных и индивидуальных тепловых пунктов должна обеспечивать:

- регулирование подачи теплоты (теплового потока) в систему отопления в зависимости от изменения параметров наружного воздуха;

- ограничение максимального расхода воды из тепловой сети на тепловом пункте путем перекрытия клапана регулятора теплоты на отопление;

- поддержание требуемого перепада давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловых сетей на вводе в индивидуальный тепловой пункт;

- поддержание заданной температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения здания;

- включение и выключение подпиточных устройств для поддержания статического давления в системах теплопотребления при их независимом присоединении;

- защиту систем отопления от опорожнения;

- прекращение подачи воды в расширительный бак при независимом присоединении систем отопления при достижении верхнего уровня в баке и включение подпиточных устройств при достижении нижнего уровня.

Средства автоматизации и контроля должны обеспечивать работу тепловых пунктов без постоянного обслуживающего персонала.

Тепловой пункт выполняет прием теплоносителя, его преобразование, распределение между потребителями, учет теплопотребления, автоматически обеспечивая при этом [21]:

- необходимые параметры теплоносителя в системах отопления и вентиляции для поддержания требуемых температурных условий в обслуживаемых помещениях;

- температуру воды в системе горячего водоснабжения;

- согласование и стабилизацию гидравлических режимов в тепловых сетях и системах теплопотребления.

Все эти задачи могут быть реализованы в значительной степени за счет автоматизации теплового пункта. Результатом автоматического управления будет не только обеспечение комфортных условий в помещениях и параметров горячей воды, но и реальная экономия энергопотребления на уровне в годовом размере и в переходные периоды, когда температура воздуха превышает , а также сокращение выбросов в атмосферу продуктов сгорания сэкономленного топлива.

6.2 Контрольно-измерительные приборы

6.2.1 Местные приборы

Для контроля параметров, наблюдение за которыми необходимо при эксплуатации тепловых пунктов, предусматриваются показывающие и суммирующие приборы.

В качестве местных приборов для измерения температуры подающей и обратной сетевой воды, используются термометры ртутные стеклянные технические, а для измерения давления применяются показывающие пружинные манометры. Также, в соответствии с правилами эксплуатации, на подающем и обратном трубопроводе устанавливаются штуцера для манометров и гильзы для термометров [24].

По месту устанавливаются следующие приборы:

1. Термометр ртутный стеклянный технический типа ТТМ (устанавливается в обоих контурах циркуляции воды на подающем и обратном трубопроводе согласно [5]);

2. Манометр показывающий пружинный типа ОБМ (устанавливается в обоих контурах циркуляции воды на подающем и обратном трубопроводе согласно [5]).

6.2.2 Системы автоматического контроля

В проектируемом тепловом пункте системой автоматического контроля является узел учета теплопотребления. В качестве прибора учета применен теплосчетчик типа SONOCAL 2000, который предназначен для вычисления потребляемой тепловой энергии в двух отдельных контурах отопления (в нашем случае система водяного отопления жилого пятиэтажного здания и цокольного этажа под офисные помещения).

В комплект теплосчетчика входит [21, 25]:

1. Тепловычислитель Infocal 5 OS с элементами крепежа для настенного монтажа;

2. Два ультразвуковых расходомера SONO 2500 CT. Принцип работы расходомеров основан на измерении скорости распространения звуковых колебаний в движущемся потоке в зависимости от скорости потока жидкости;

3. Четыре термопреобразователя сопротивления типа Pt500 с гильзами для их установки. Принцип работы основан на способности различных материалов изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры;

4. Адаптер съема данных с программой «Пролог».

На основе показаний расходомера и термопреобразователей сопротивлений тепловычислитель теплосчетчика рассчитывает величину фактического теплопотребления. Импульсные сигналы расходомеров могут также использоваться для введения ограничения максимального расхода теплоносителя.

6.2.3 Системы автоматического регулирования подачи тепловой энергии

По проекту в системе автоматического регулирования и поддержания температуры теплоносителя в тепловом пункте установлен электронный регулятор температур серии ECL. Оснащение тепловых пунктов подобными регуляторами местного управления на отдельном этапе развития систем централизованного теплоснабжения позволяет легко, быстро и дешево автоматизировать процессы теплопотребления и при этом обеспечить экономический эффект. В тепловом пункте по проекту установлен двухканальный многофункциональный цифровой регулятор температуры ECL Comfort 300.

Основными функциями регулятора ECL Comfort 300 являются [21]:

- поддержание температуры теплоносителя, поступающего в систему отопления, пропорционально текущему значению температуры наружного воздуха путем управления клапана с электроприводом на сетевом теплоносителе;

- регулирование подачи сетевой воды через водоподогреватель в зависимости от температуры воздуха внутри помещения;

- периодическое понижение температуры воздуха в помещении, например, в ночные часы;

- автоматическое отключение системы отопления летом, когда температура наружного воздуха превысит заданное значение;

- защита системы отопления от замерзания в режиме ожидания регулятора путем подержания температуры теплоносителя в системе на минимально допустимом уровне.

В комплект регулятора подачи тепловой энергии для корректной работы регулятора температур должен включаться:

1. Карточка С60, встроенная в регулятор температуры ECL Comfort 300, предназначенная для управления двумя системами отопления от общего датчика температуры наружного воздуха;

2. Датчик температуры наружного воздуха типа ESMT;

3. Датчик температуры воздуха внутри помещения типа ESM-10;

4. Датчики температуры теплоносителя, установленные на подающем трубопроводе системы водяного отопления и на обратном трубопроводе контура сетевой воды ESM-11;

5. Проходные седельные регулирующие клапаны нажимного действия типа VB2 с электроприводами - исполнительные механизмы системы регулирования температур ECL Comfort 300.

6.3 Подбор регулирующего органа (для жилого здания)

Принцип подбора клапанов - общий для всех исполнительных механизмов регулирующих устройств (регуляторов температуры и давления прямого действия, регулирующих клапанов с электроприводами). Регулирующий клапан должен пропустить в бескавитационном и бесшумном режиме расчетное количество теплоносителя через теплоиспользующую систему при заданных параметрах теплоносителя, обеспечив требуемое качество и точность регулирования (в совокупности с исполнительными устройствами и регулирующими приборами).

В основе подбора регулирующего клапана лежит его условная пропускная способность , , которая соответствует расходу холодной воды , , проходящей через полностью открытый клапан при перепаде давления на нем .

При выборе клапана его должна быть равна или близка значению требуемой пропускной способности , , т.е.:

.

Требуемая пропускная способность клапана определяется в зависимости от расчетного расхода теплоносителя через клапан и от фактического перепада давления на нем по следующей формуле [21]:

,

где - коэффициент запаса;

- расчетный расход теплоносителя через клапан, ;

- заданный перепад давления на клапане, .

При определении требуемой пропускной способности регулирующего клапана для систем отопления расчетный расход теплоносителя для жилой и цокольной секции здания примем из таблиц 6 и 7 дипломного проекта равными и соответственно.

Выбор расчетного перепада давлений на регулирующих клапанах - наиболее сложно решаемая задача. Допустим, что потери давления в оборудовании теплового пункта по греющему теплоносителю составляют . Тогда основными источниками потерь давления на этом маршруте будут:

- фильтр сетчатый Y666, , гидравлическое сопротивление которого рассчитывается по формуле [22]:

,

где - расчетный расход воды, проходящей через фильтр (для жилого здания );

- условная пропускная способность фильтра, табличное значение (для сетчатого фильтра Y666, - ).

Получив все необходимые данные, находим гидравлическое сопротивление фильтра по формуле (6.3):

.

- пластинчатый теплообменник марки XG20H-1030, гидравлическое сопротивление которого приведено в таблице 6.1 дипломного проекта, составляющее .

Величина перепада давления на регулирующем клапане, с учетом потерь давления в близлежащем оборудовании и суммарной величины для всего оборудования теплового пункта, будет составлять .

Рассчитаем требуемую пропускную способность регулирующего клапана по приведенной выше формуле (6.2):

.

Проверку клапана на возникновение кавитации проводить нет необходимости, т. к. регулирующее устройство расположено на обратном трубопроводе с расчетной температурой теплоносителя ниже .

По каталогу [20] подираем регулятор VB2, , с соблюдением условия (6.1).

6.4 Спецификация на технические средства автоматизации

В таблице 6.1 представлена спецификация на подобранное оборудование для системы автоматического контроля теплового пункта.

Спецификация составлена согласно [20].

Таблица 6.1 - Спецификация на подобранное оборудование для системы автоматического контроля теплового пункта

Позиция	Наименование и техническая характеристика оборудования	Тип, марка оборудования	Кол.
1 б, 6 б, 7 б, 23 б, 24 б	Кран трехходовой со штуцером, Ш15	11б18бк	4
2 б, 4 б, 11 б, 14 б, 15 б, 17 б, 19 б, 21 б, 22 б, 26 б, 27 б	Манометр показывающий общего назначения. Предел измерения от 0 до 4,0 кгс/см2, класс точности 2,5	ОБМ 1-100	11
3 б, 5 б, 12 б, 16 б, 18 б, 20 б, 28 б	Термометр стеклянный ртутный №5. Предел измерения от 0 до +160єС, цена деления 2мм	ТТМ	7
8 б, 10 б	Термопреобразователь сопротивления медный	Pt 500	2
9 б, в	Расходомер ультразвуковой латунный, температура воды до 130-150єС, диапазон измерения от 0,18 м3/ч до 9 м3/ч, погрешность измерений меньше 2%, Ш25, питание 3,6Вт от тепловычислителя	SONO 2500 CT	1
9 г, д	Вычислитель теплоты с жидкокристаллическим табло, питание 220В, архив часовых данных на 1680 часов, архив месячных данных на 21 год	Infocal 5 OS	1
13 б, 25 б	Датчик температуры теплоносителя поверхностный платиновый, градуировка 3,85Ом/єС, сопротивление градуировки Pt 1000Ом/0єС, диапазон температуры 0 до +150єС, макс. погрешность 2єС	ESM-11	2
29 б	Датчик температуры теплоносителя наружного воздуха платиновый, градуировка 3,85Ом/єС, сопротивление градуировки Pt 1000Ом/0єС, диапазон температуры -50 до +50єС, макс. погрешность 2єС	ESMT	1
30 б	Датчик температуры теплоносителя внутреннего воздуха платиновый, градуировка 3,85Ом/єС, сопротивление градуировки Pt 1000Ом/0єС, диапазон температуры -30 до +50єС, макс. погрешность 2єС	ESM-10	1
13 в, г	Регулятор температуры со встроенной управляющей картой С60, температура окружающей среды от 0 до +50єС, температура транспортировки и хранения от -40 до +70єС, тип датчика Pt 1000Ом/0єС. Регулирующий клапан VB2, Ш25, KVS=10м3/ч	ECL Comfort 300	1

7. Безопасность жизнедеятельности

Настоящие Правила распространяются на персонал предприятий и организаций, связанный с обслуживанием, ремонтом, испытаниями, наладкой теплоиспользующих установок, тепловых сетей и систем теплопотребления. Каждый работник обязан строго выполнять Правила техники безопасности и немедленно сообщать своему непосредственному руководителю, а при его отсутствии - вышестоящему руководителю обо всех замеченных им нарушениях настоящих Правил, а также о неисправностях оборудования, защитных устройств и т.п., которые могут представлять опасность для персонала и самого оборудования [26, 27].

Лица, обслуживающие тепловые установки, тепловые сети и тепловые пункты:

- не должны иметь увечий или болезней (стойкой формы), мешающих производственной работе;

- должны знать настоящие Правила, дополнительно ведомственные правила и инструкции применительно к занимаемой должности или выполняемой работе, пройти обучение безопасным методам работы на рабочем месте под руководством опытного работника и проверку знаний в квалифицированной комиссии. Результаты аттестации оперативного и оперативно-ремонтного персонала, а также инженерно-технического персонала, имеющего непосредственное отношение к эксплуатации, ремонту, наладке, испытанию теплоиспользующих установок и тепловых сетей, оформляются протоколом, подписанным председателем квалифицированной комиссии.

Лицам, сдавшим испытания, должны быть выданы удостоверения установленной формы.

7.1 Правила техники безопасности при обслуживании тепловых сетей

Обслуживание подземных теплопроводов разрешается производить бригадой слесарей-обходчиков (не менее двух). До выхода на участок старший обходчик должен ознакомиться со схемой работы тепловых сетей и параметрами теплоносителя. После этого он должен получить разрешение начальника котельной на обход оборудования по утвержденному графику. Слесарь обходчик должен иметь набор исправного инструмента, спецодежду и обувь соответственно условиям обслуживания. Элементы оборудования, арматура и приборы подземных прокладок, требующие периодического осмотра, должны размещаться в специальных камерах или в нежилых подвальных помещениях, доступных для обслуживания персонала. При обслуживании оборудования в тепловых камерах необходимо производить естественную и искусственную вентиляцию. Естественная вентиляция производится путем открывания не менее двух люков и установки в них специальных козырьков. Искусственная вентиляция должна производиться при наличиях в камерах газа при температуре выше . Для освещения камер используют стационарное искусственное освещение, при отсутствии его следует применять аккумуляторные фонари. Использование открытого огня для освещения камер с помощью зажженной спички или бумаги запрещается [28].

При обслуживании чугунной арматуры подтягивание болтов фланцевых соединений разрешается производить при температуре теплоносителя не выше . При необходимости произвести подтягивание болтов при более высоких температурах теплоносителя давление в трубопроводе не должно превышать , соблюдая при этом большую осторожность. Применение для этих целей газовых и других ключей, а также удлиняющих рычагов запрещается.

Заполнение, промывка, включение циркуляции, прогрев и другие операции по пуску водяных тепловых сетей должны производиться в соответствии с местной инструкцией, в которой должны быть приведены необходимые меры безопасности персонала пусковой бригады.

Испытание тепловых сетей на расчетное давление и температуру должно производиться под непосредственным руководством начальника котельной или его заместителя в соответствии с программой, утвержденной главным энергетиком и согласованной с энергосберегающей организацией. Испытание на расчетное давление должно производиться при температуре воды в сети не выше . Одновременно проведение испытаний на расчетное давление и температуру не допускается.

На время проведения испытаний тепловой сети на расчетное давление тепловые пункты и местные системы потребления должны быть отключены от испытываемой сети. Отключение должно производиться первыми задвижками, установленными на подающем и обратном трубопроводе теплового пункта, а все спускные и воздушные краны на тепловом пункте должны быть полностью открыты.

На время испытаний тепловой сети на расчетную температуру устанавливается наблюдение за всей трассой тепловой сети, для чего по трассе по указанию руководителя испытаний, исходя из местных условий, должны быть расставлены наблюдатели из числа эксплуатационного персонала тепловой сети и потребителя с участием соответствующих служб предприятий. Особое внимание должно уделяться участкам сети в местах движения пешеходов и транспорта, участкам бесканальной прокладки, участкам, где ранее наблюдались случаи коррозионного разрушения труб и т.п.

При испытании тепловой сети на расчетные параметры теплоносителя запрещается:

- производить на испытываемых участках какие-либо работы, не связанные с испытаниями;

- находится в камерах и на тепловых пунктах лицам, не участвующих в испытании;

- располагаться против фланцевых соединений трубопроводов и арматуры;

- при испытании тепловой сети на расчетную температуру опускаться персоналу в тепловые камеры и туннели в случае крайней необходимости только по указанию лица, руководящего испытаниями. При испытании тепловой сети на расчетное давление теплоносителя запрещается также производить резкий подъем давления и повышать давление выше предела, предусмотренного программой испытания.

К ремонту работ допускаются рабочие, знакомые с оборудованием тепловых сетей и прошедшие специальное обучение. До начала работ ответственный руководитель должен лично произвести инструктаж всех ремонтных бригад об особенностях предстоящего ремонта, обратив внимание на соблюдение правил техники безопасности. Запрещается производство ремонтных работ на оборудовании, находящемся под давлением и напряжением. В процессе производства ремонтных работ, связанных с демонтажем оборудования и трубопроводов, должна быть установлена последовательность проведения операций, обеспечивающая устойчивость оставшихся узлов и элементов оборудования. За устойчивостью оставшихся элементов оборудования и участков трубопроводов должны вестись непрерывное наблюдение [29].

Перед началом ремонта теплопроводов руководитель обязан подготовить рабочее место для обеспечения безопасности производства ремонтных работ:

- проверить камеру на загазованность газоанализатором;

- произвести необходимые переключения;

- запереть на цепь с замком в присутствии ответственного руководителя и производителя работ задвижки и вентили с обеих сторон отключаемого участка тепловой сети и со стороны ответвлений от него, а также со стороны дренажных и обводных линий и перемычек;

- вывесить плакат с надписью «Не открывать: работают люди» на задвижках и вентилях, отключающих подлежащие ремонту участок тепловой сети; с электроприводов задвижек и с питающего кабеля должно быть снято напряжение и удалены предохранители. Ключи от замков на задвижках и вентилях, отключающих ремонтируемой участок тепловой сети, до окончания ремонта должны храниться у допускающего лица.

Дренирование воды и пара должно производиться через спускную арматуру. Снижение давления в трубах и их дренирование путем ослабления части болтов фланцевых соединений может быть допущено лишь в исключительных случаях при отсутствии возможности опорожнения трубопровода через спускные (дренажные) устройства. Ослабление болтовых соединений в этих случаях следует производить со стороны, противоположной позиции рабочего, выполняющего эти работы.

Запрещается монтаж и сварка труб в подвешенном состоянии без установки подкладок в местах соединения. Места производства сварочных работ должны быть защищены от атмосферных осадков, сильного ветра и солнечных лучей навесами, палатками и другими устройствами. Во время грозы все работы на трассе тепловых сетей должны быть прекращены, а работающие удалены от труб и механизмов в безопасное место.

Пребывание рабочих в траншее во время спуска в нее труб или других элементов оборудования и арматуры, а также под установленным оборудованием и узлами трубопроводов до их окончательного закрепления запрещено. Монтаж оборудования и трубопровода вблизи электрических проводов (в пределах расстояния, равного наибольшей длине монтируемого узла или звена трубопровода) должен производиться при снятом напряжении. Хождение по трубам, не имеющим специальных ограждений, а также производства работ (стоя или сидя) на трубах запрещается [23].

7.2 Правила техники безопасности при работе в газовых котельных

Эксплуатация газовых котельных должна соответствовать требованиям «Правил эксплуатации паровых и водогрейных котлов», «Правил безопасности в газовом хозяйстве» и других действующих НТД. Стационарные котлы должны устанавливаться в зданиях и помещениях, отвечающих требованиям СНиП-35-76 «Котельные установки» и СНиП 11-58-75.

В зданиях котельных не разрешается размещать бытовые и служебные помещения, которые не предназначены для персонала котельной, а также мастерские, не предназначенные для ремонта котельного оборудования. Выходные двери из помещения котельной должны открываться наружу. Освещение помещения котельной должно соответствовать СНиП 11-4-79 «Естественное и искусственное освещение». Помимо рабочего освещения должно быть аварийное электрическое освещение.

Для организации безопасной эксплуатации котельной руководство предприятия должно обеспечить содержание котлов в исправном состоянии и безопасные условия их эксплуатации путем надлежащего обслуживания. Для этого необходимо:

- назначить ответственного специалиста за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котлов из числа инженерно-технических работников, прошедших проверку знаний в установленном порядке;

- обеспечить инженерно-технических работников правилами и руководящими документами по безопасной эксплуатации котлов;

- назначить в необходимом количестве лиц обслуживающего персонала, обученного и имеющего удостоверение на право обслуживания котлов;

- разработать и утвердить производственные инструкции, инструкции по охране труда, которые должны быть выданы рабочим под расписку;

- проводить проверку знаний обслуживающего персонала в сроки, установленные требованиями Правил;

- обеспечить проведение технического освидетельствования котлов в установленные сроки.

В помещение котельной не должны допускаться лица, не имеющие отношения к эксплуатации котельной и оборудования котельной. Ответственность за безопасную эксплуатацию котельной возлагается приказом по предприятию на начальника котельной. Номер и дата приказа заносится в паспорт котла. Ответственные за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котельной должны иметь специальное теплотехническое образование. В отдельных случаях ответственность за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котельной может быть возложена на инженерно-технического работника, не имеющего теплотехнического образования, но прошедшего специальную подготовку и аттестацию комиссий с участием инспектора Госгортехнадзора.

К обслуживанию котлов могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные, аттестованные и имеющие удостоверение на право обслуживания котлов. Обучение и аттестация машинистов, операторов котельной должна проводиться в профессионально-технических училищах, учебно-курсовых комбинатах, а также на курсах, специально создаваемых предприятием по разрешению органов Госгортехнадзора. Индивидуальная подготовка персонала не допускается. Периодическая проверка знаний операторов котельной должна проводиться не реже 12 месяцев. Результаты проверки знаний обслуживающего персонала оформляются протоколом за подписью председателя и членов комиссии с отметкой в удостоверении. Допуск персонала к самостоятельной работе оформляется приказом.

Запрещается поручать машинисту (оператору) котельной, находящемуся на дежурстве, выполнение во время работы котла каких-либо других работ, не предусмотренных производственной инструкцией. Запрещается оставлять котлы без постоянного наблюдения со стороны обслуживающего персонала, как во время работы, так и после его остановки до снижения давления в нем до атмосферного. Допускается эксплуатация котлов без постоянного наблюдения за их работой при наличии автоматики, сигнализации и защит, обеспечивающих ведение нормального режима работы, ликвидацию аварийных ситуаций, а также остановку котла при нарушениях режима работы.

Для управления работой, обеспечения безопасных условий и расчетных режимов эксплуатации котлы должны быть оснащены:

- устройствами, предохраняющими от повышения давления;

- указателями уровня воды;

- манометрами;

- приборами для измерения температуры среды;