Реконструкция тепловых сетей

 

Министерство  образования и науки Украины

Харьковская национальная академия городского хозяйства

 

 

Факультет: ИЭГ

Кафедра: ЭГиТС

Специальность: ТГВ

 

 

Декан факультета:         Зав. кафедры:

Ткачев В.А.          Капцов И.И.

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка

к курсовому  проекту: «Реконструкция тепловых сетей»

 

 

 

 

Руководитель:

ст. преп. Евсеева  Т.А.

 

Исполнители:

ст. группы ТГВ-41

Иванников А.В.,

Бырова Е.С.,

Лиман А.А.

 

 

 

Харьков – 2012 

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………….3
2. Характеристика микрорайона………………………………………………..5
3. Тепловые сети до реконструкции……………………………………………6
4. Тепловые сети после реконструкции………………………………………..8
5. Определение тепловых нагрузок и расходов теплоносителя……………..10
6. Гидравлический расчет системы теплоснабжения………………………..14
7. Составление спецификации…………………………………………………26
8. Выводы и обоснование принятых конструктивных решений……………30
9. Список литературы…………………………………………………………..31

 

Введение

 

 

 

Характеристика  микрорайона

В данном проекте рассматривается система  теплоснабжения жилого квартала, в  котором имеется 4 жилые дома, детский сад, школа и магазин. Все здания микрорайона были построены после 1985 г.

Система теплоснабжения является централизованной, т.е. все здания обслуживаются одним источником тепла – крупной котельной (КУ). Между потребителями теплота распределяется с помощью теплораспределительной камеры. Тепловая сеть тупиковая (в одном из вариантов – кольцевая), двухтрубная, состоящая из подающего и обратного теплопровода. Теплоноситель- вода. Температура теплоносителя в подающем трубопроводе Т = 150ºС, в обратном Т = 70ºС. По способу приготовления воды для горячего водоснабжения тепловая сеть является закрытой, т.к. теплоноситель нагревается сетевой водой в специальных водоподогревателях. Трубопроводы используются стальные, прокладка теплопровода - подземная в непроходном канале.

Потребители теплоты имеют следующие характеристики:

1. Трехэтажный дом – отапливаемая площадь = 800 м²;
2. Девятиэтажный дом – отапливаемая площадь = 4500 м²;
3. Двухэтажный магазин – площадь = 2000 м²;, 50 чел.;
4. Двухэтажный детский сад – площадь = 2500 м²;, 300 чел.;
5. Пятиэтажный дом – площадь = 2000 м²;
6. Девятиэтажный дом – отапливаемая площадь = 3200 м²;
7. Школа – 4 этажа, площадь = 4800 м²;, 1000 чел.
 

Тепловые  сети до реконструкции

Решение реконструировать существующую систему  теплоснабжения микрорайона было принято в связи со многими ее недостатками.

Так как  снабжение всех зданий осуществлялось централизовано, это приводило к  большим потерям тепла в связи  со значительной протяженностью теплопровода, которая оставляла 725 метров. Такой объем труб требовал огромных затрат на их эксплуатацию и ремонт, которые к моменту реконструкции особенно возросли в связи со значительным износом арматуры теплосети. Существенную роль в этом сыграл материал труб, который не настолько долговечен, как объекты, которые они обслуживают. В связи с тем, что в 80-х годах, когда строился микрорайон, для систем теплоснабжения массово использовались стальные трубы, к началу 2012г. большая их часть прокорродировала и требовала замены на новые, так как - либо не подлежала ремонту, либо нужны были большие средства для ремонта, результат которого был бы экономически нецелесообразным. Также в связи с большой протяженностью теплопровода имелись большие потери напора.

До реконструкции  прокладка теплопровода были подземная  в непроходных каналах с воздушным зазором. Этот способ прокладки имеет ряд существенных достоинств.

Подземная прокладка не портит архитектурного облика, не мешает движению транспорта и позволяет снизить теплопотери за счет использования теплозащитных свойств грунта.

Конструкция канала полностью разгружает теплопроводы от механического воздействия

Массы грунта и вредных транспортных нагрузок и ограждает трубопроводы и тепловую изоляцию коррозийного влияния почвы. Прокладка в канале обеспечивает свободное перемещение трубопроводов при температурных деформациях как в продольном (осевом), так и поперечном направлении, что позволяет использовать их самокомпенсирующую способность на угловых участках. Однако этот вид  прокладки имеет и ряд недостатков. Самый существенный минус – опасность увлажнения и разрушения тепловой изоляции вследствие грунтовых или поверхностных вод, что приводит к резкому увеличению тепловых потерь, а также опасность внешней коррозии труб вследствие воздействия блуждающих токов, влаги и агрессивных веществ, содержащихся в грунте. В канале  между поверхностью тепловой изоляции  и стенками канала тепловая изоляция  в меньшей степени подвержена увлажнению, поэтому и коррозия трубопроводов в таких каналах значительно меньше. Однако отсутствие вентиляции приводит к высокой влажности воздуха в канале. Влага  конденсируется на холодном потолке канала и, падая с него в виде капель, увлажняет тепловую изоляцию труб, а затем снова испаряется, что приводит к  быстрому разрушению изоляции. Также прокладка теплопровода в непроходном канале не позволяет вовремя обнаружить места порывов, что приводит к большим убыткам. Для осуществления ремонтных работ необходимо вскрывать улицы, проезды и дворы, что приводит к дополнительным затратам и является еще одним недостатком подземной прокладки теплопроводов.

 

Тепловые  сети после реконструкции

В результате реконструкции данной тепловой сети были проведены некоторые мероприятия,  обеспечивающие ее экономическую выгодность и перспективность.

Было  принято решение отключить некоторых  потребителей от системы централизованного  теплоснабжения и перевести их на индивидуальную систему снабжения теплом. Это позволило снизить протяженность сети в двух вариантах, там, где принята тупиковая система, теперь она составляет 784 м в 1 варианте, 627 м во 2 варианте и 405 м в третьем, что в свою очередь уменьшает теплопотери и все потребители обеспечиваются теплоносителем с требуемой температурой. Также отсутствуют затраты на транспортировку теплоносителя по сети, на 30-60% экономятся энергоресурсы за счет более высокого КПД и автоматики регулирования достигается высокий уровень надежности и бесперебойность в работе. Закольцованная схема теплоснабжения более надежна и бесперебойна в работе. В ней все ветки мелких ответвлений объединены в общий контур. Тепловые сети разных районов города могут быть соединены между собой, чтобы в случае выхода из строя одного источника тепла его мог дублировать другой. Это позволяет бесперебойно снабжать теплом все районы города и одновременно устранять неисправность. Еще одно достоинство заключается в том, что такие тепловые сети обеспечивают снабжение потребителей теплом с двух направлений. Недостатком кольцевой схемы является несколько большая протяженность газопроводов по сравнению с тупиковой и связанные с этим большие затраты на строительство.

Так как  были отключены самые дальние  потребители, отпала необходимость в установке П-обратных компрессоров на теплопроводах, что на много сокращает потери напора в связи с уменьшением местных сопротивлений. Все эти мероприятия существенно сокращают расходы непосредственно на реконструкцию, а также на эксплуатацию обновленной теплосети. Отключены были следующие потребители:

1й вариант  – жилой дом (3 эт.) – х2;

2й вариант  – жилой дом (3 эт.) – х3, магазин (2 эт.) – х1;

3й вариант  – жилой дом (3 эт.) – х3, магазин (2 эт.) – х1.

Это решение  основано на том, что школа и магазин  потребляют тепло только в дневное  время суток, когда они работают, что составляет примерно 8 часов, так  как это общественные здания. Поэтому  в остальное время происходит перерасход теплоносителя и энергии котельной установки. Многоэтажные жилые дома были отключены поскольку они находятся на большом расстоянии от котельной. Для теплоснабжения этих объектов была предложена установка автономных котельных малой мощности. Стальные трубы были заменены на оцинкованные, которые намного устойчивей к коррозии, с тепловой изоляцией из пенополиуритана в полиэтиленовой оболочке.

Применение  таких высококачественных материалов позволило отказаться от прокладки теплопровода в непроходном канале и заменить ее на бесканальную. Это самый дешевый способ прокладки, поэтому он позволяет снизить на 30-40% строительную стоимость тепловой сети, значительно уменьшить трудовые затраты и расход материалов. Однако в бесканольной прокладке теплоизолированный трубопровод из-за непосредственного контакта с грунтом находится в условиях более активных физико-механических воздействий, чем в канальной прокладке. Этот способ прокладки также был принят в связи с небольшими диаметрами теплопроводов (40-125мм), так как для теплопроводов с диаметром до 400мм включительно рекомендуется именно этот способ прокладки.

 

Определение тепловых нагрузок и расходов теплоносителя

При конструкции  тепловых сетей одним из основных этапов проектирования является правильное уточнение тепловых нагрузок с учетом вновь присоединяемых или отсоединяемых от системы централизованного теплоснабжения потребителей. При этом определяются нагрузки в расчетном режиме, при котором сумма расходов теплоты всеми потребителями системы достигают максимального значения.

За счет отпуска теплоты из системы теплоснабжения удовлетворяются следующие виды теплоиспользования микрорайона:

• сезонные тепловые нагрузки.
• круглогодовые тепловые нагрузки.

Тепловые  нагрузки потребителей не остаются постоянными. Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха  зависят в основном от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, влажности воздуха и др. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками, для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод. Нагрузка горячего водоснабжения зависит от степени благоустройства здания и имеет переменный суточный график, а годовой график в определенной мере зависит от времени года. Летние нагрузки, как правило, ниже зимних вследствие более высокой температуры водопроводной воды и меньшим потерям теплопроводов.

Тепловые  потоки для жилых районов городов  и других населенных пунктов определяются согласно СНиП 2-04-07-86. Тепловые сети.

Максимальный  тепловой поток на отопление жилых  и общественных зданий, Вт, равен:

,

где q₀ –укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление 1 м² здания, Вт;

А – общая площадь здания, м²;

k₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление здания, k₁ = 0.

Максимальный  тепловой поток на вентиляцию для  общественных зданий, Вт, равен:

,

где k₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток для общественных зданий, k₂ = 0,6.

Для определения  максимального теплового потока на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт, сначала находится средний тепловой поток, Вт, по формуле:

,

где m – число человек:

,

a – норма потребления горячей воды для жилых зданий (105л/сут).

b – норма потребления гор. воды для общественных зданий (25л/сут).

t_x – температура в зимний период (5ºC)

с – удельная теплоемкость воды (4,19Дж/кгºC).

Максимальный  тепловой поток на горячее водоснабжение  жилых и общественных зданий, Вт, определяется по формуле:

.

Результаты  расчета приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. – Определение тепловых нагрузок

№	Тип здания	Кол-во этажей	Площадь здания	Кол-во жителей	q0, Вт	, Вт	, Вт	, Вт	, Вт	Qобщ, Вт
1	жилое здание	3	800	67	94	75200	-	20469,8	49127,5	124327,5
2	жилое здание	9	4500	375	77	346500	-	114570,3	274968,7	621468,7
3	магазин	2	2000	50	169,5	423750	50850	3637,1	8729,04	483329
4	детский сад	2	2500	300	169,5	529687,5	63562,5	21822,9	52375	645625
5	жилое здание	5	2000	167	77	154000	-	51022	122453	276453
6	жилое здание	9	3200	267	77	246400	-	81574,1	195778	442178
7	школа	3	4800	1000	94	564000	67680	72743,1	174583,4	806263,4