Открытые системы теплоснабжения

ЦТП - это центральный тепловой пункт, то есть аналогичный распределитель тепла, как и ИТП, но гораздо более  мощный, больший по размерам и обеспечивающий подачу тепла на несколько домов  или целый квартал. Он обычно занимает отдельно стоящее здание.

 

3. Назначение  и описание тепловых сетей

 

Назначение тепловых сетей - соединение источников тепла с местами его  потребления. Наружными тепловыми  сетями (при централизованном теплоснабжении) называют сети, соединяющие источник тепла с пунктами, распределяющими тепло, в отличие от теплопроводов, прокладываемых внутри зданий и называемых теплопроводами внутренней разводки.

Наружные тепловые сети прокладывают, как правило, в земле (в проходных, полупроходных и непроходных  каналах, бесканально), открыто (на кронштейнах  по стенам строений, на бетонных, железобетонных и металлических опорах, на отдельных  конструкциях мостов при переходах  через железнодорожные пути и  водные преграды) и дюкером. Тепловые сети, проходящие по подвалам или по техническим подпольям, т. е. внутри зданий, именуются также наружными  сетями, поскольку соединяют, как  указывалось выше, источник тепла  с тепловыми пунктами, в которых  устанавливаются элеваторные и  тепловые узлы, подогреватели и прочие устройства, распределяющие тепло.

Теплопроводы от этих узлов до мест потребления тепла (отопительных панелей  и радиаторов, калориферов, кондиционеров, технологических установок и  т. д.) относятся к теплопроводам  внутренней разводки (системы центрального отопления и горячего водоснабжения, разводки внутри зданий котельных, теплоэлектроцентралей).

Здания и сооружения снабжаются теплом от местных котельных, обслуживающих  одно или несколько обычно рядом  расположенных строений, или централизованно  от крупных (групповых) районных или  квартальных котельных, обслуживающих  все строения района или квартала города, и от ТЭЦ, комбинированно вырабатывающях тепловую и электрическую энергию (теплофикация). Централизованное теплоснабжение от районных или квартальных котельных  и особенно от ТЭЦ по сравнению  с теплоснабжением от местных  котельных является наиболее перспективным, экономичным и в настоящее  время находит все более широкое  применение.

Наружные тепловые сети разделяются  на магистральные - от источника тепла  до микрорайона (квартала) или до промышленного  предприятия, на распределительные — от магистральных тепловых сетей до ответвлений (вводов) к отдельным строениям и на ответвления (вводы) - от распределительных или магистральных тепловых сетей до узлов присоединений систем потребителей тепла.

Транспортируемый теплоноситель  используется для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, а  также для производственно-технологических  нужд. В зависимости от вида теплоносителя  сети делятся на паровые и водяные. При теплоносителе паре к источнику  тепла от мест его потребления  возвращается конденсат. Сети, в которых  циркулирует постоянное количество теплоносителя (без разбора его  у потребителей), называются закрытыми; сети с непосредственным разбором воды — открытыми.

По характеру потребителей тепловые сети делятся на промышленные, коммунальные и смешанные. В настоящее время приняты двухтрубные и многотрубные системы теплоснабжения. По конфигурации тепловые сети могут быть лучевыми и кольцевыми. Кольцевые сети обеспечивают лучший гидравлический режим и позволяют отключать для ремонта отдельные линии сетей, не прерывая снабжения теплом потребителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетная часть

 

Исходные  данные:

1 производительность  аппарата Q=20 МВт;

2 район строительства – г. Салават;

3 температура  подачи 85°С;

4 температура  обратки 65°С.

 

1. Определение расчетных температур в неотапливаемых помещениях

 

Для одноэтажного односекционного производственного помещения определяем расчетную температуру t_x в неотапливаемом подвале.

Исходные  данные:

Район строительства – г. Салават;

Расчетная температура наружного воздуха  для холодного периода года t_ext=-30°С.

 

1. Определяем дополнительные данные, необходимые для расчета. Сопротивление теплопередачи: двойное остекление в деревянных спаренных переплетах – R_до=0,39 м²·°С/Вт (k_до=1/0,39=2,56 Вт/(м²·°С)); наружняя стена подвала, состоящая из бетонных фундаментных блоков δ=0,4 м, λ=1,86 Вт/(м²·°С) и наружного теплоизоляционного слоя пенополиуретана δ=0,07 м, λ=0,05 Вт/(м²·°С) R_НС=1/8,7+0,4/1,86+0,07/0,05+1/23=1,77 м²·°С/Вт (k_НС=1/1,77=0,56 Вт/(м²·°С)); неутепленные стены и полы на грунте ниже уровня земли с коэффицинтом теплопроводности λ=1,2 Вт/(м²·°С) по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам равны R_с=2,1 м²·°С/Вт (k_с=1/2,1=0,48 Вт/(м²·°С)) – для I зоны, R_с=4,3 м²·°С/Вт (k_с=1/4,3=0,23 Вт/(м²·°С)) – для II зоны, R_с=8,6 м²·°С/Вт (k_с=1/8,6=0,12 Вт/(м²·°С)) – для III зоны, R_с=14,2 м²·°С/Вт (k_с=1/14,2=0,07 Вт/(м²·°С)) – для IV зоны; утепленные стены на грунте ниже уровня земли с коэффициентом теплопроводности утепляющего слоя менее 1,2 Вт/(м²·°С) R_h=2.1+0.07/0.05=3.5 м²·°С/Вт (k_C=1/3,5=0,29 Вт/(м²·°С)).

В результате анализа плана и  разреза подвала определены соответствующие  площади поверхностей соответствующих  ограждений: общая площадь окон подвала  А_до=5,2 м²; наружняя утепленная стена подвала А_НС=61,8 м²; утепленые стены на грунте I зоны А_h=65,8 м²; неутепленные стены и полы на грунте I зоны А_с=145,6 м²; то же II зоны А_с=173 м²; то же III зоны А_с=92 м²; то же IV зоны А_с=55 м²; перекрытие над неотпаливаемом подвалом А_ПД=344 м².

 

2. Определяем сопротивление теплопередаче перекрытия над неотапливаемым подвалом R_ПЛ, м²·°С/Вт, по формуле

 

t_x= ,                                 (1)

 

2=

 

откуда получаем требуемое значение k_ПЛ=1,11 Вт/(м²·°С) R_ПЛ=0,92 м²·°С/Вт. Таким образом, конструкция пола первого этажа, состоящая из плиты перекрытия, покрытия пола и утеплителя, должна иметь R_ПЛ=0,92 м²·°С/Вт. Конкреьные параметры конструкции пола (материал слоев, толщина каждого слоя) необходимо определить при его конструировании, исходя из требуемого значения R_ТР=R_ПЛ=0,92 м²·°С/Вт.

Проверка  выполнения втрого условия производится по формуле

 

Δt_B= ≤2°C,                                             (2)

где α_В – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, Вт/(м²·°С);

R_p – сопротивление теплопередаче конструкции перекрытия, отделяющего отапливаемое помещение от неотапливаемого подвала или подполья, м²·°С/Вт.

 

Δt_B=

=1,99≤2°C

 

Т.е. принятые проектные решения  удоволетворяют нормативным требованиям.

 

2. Определение основных и добавочных потерь теплоты в помещении через ограждающие конструкции

 

Определить расчетные основные и добавочные потери теплоты помещениями  одноэтажного дома.

Исходные данные:

Район сторительства – г.Салават;

Ориентация главного фасада – на запад(З);

Расчетная температура наружного  воздуха для холодного периода  года t_ext=-30°C.

 

1. Оределяем дополнительные данные, необходимые  для расчета: тройное остекление (ТО) в деревянных раздельно-спаренных  переплетах, балконные двери (БД) –  R_ТО=R_БД=0,55 м²·°С/Вт (k_ПЛ=1/1,11=0,92 Вт/(м²·°С)); наружная стена (НС) – R_НС=2,3 м²·°С/Вт (k_НС=1/2,3=0,43 Вт/(м²·°С)); покрытие чердачное (ПТ) – R_ПТ=3,2 м²·°С/Вт (k_ПТ=1/3,2=0,31 Вт/(м²·°С)); перекрытие над неотпаливаемым подвалом (ПЛ) – R_ПЛ=1,07 м²·°С/Вт (k_ПЛ=1/1,07=0,94 Вт/(м²·°С)); стенка внутренняя между лестничной клеткой и помещениями (ВС) – R_ВС=0,8 м²·°С/Вт (k_ПТ=1/0,8=1,24 Вт/(м²·°С)); стенка тамбура в лестничной клетке (СТ.Т) – R_СТ.Т=0,38 м²·°С/Вт (k_СТ.Т=1/0,38=2,63 Вт/(м²·°С)); лестничная площадка, перекрывающая тамбур (Л.Пл) – R_Л.Пл=0,44 м²·°С/Вт (k_ПТ=1/0,44=2,27 Вт/(м²·°С)); одинарные входные двери (Вх.Д) – R_Вх.Д=0,22 м²·°С/Вт (k_Вх.Д=1/0,22=4,55 Вт/(м²·°С)).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Расчет основных и добавочных теплопотерь помещений	Примечания						Q=690 Вт							Q=1320 Вт
	Q, Вт	201	199	73	62	152		201	143	144	191	288	359
	1+Σβ	1,05	1,05	1	1	1		1,05	1,05	1,05	1	1	1
	(tp-text)n, °C	50	50	50	4	18		50	50	50	50	50	18
	k,	1,82	0,43	0,43	0,43	0,92		1,82	1,82	0,43	1,82	0,43	0,92
	А, м2	2,1	8,8	3,4	12,4	9,2		2,1	1,5	6,4	2,1	13,4	21,2
	Размеры, м	1,4х1,5	3,5х3,1–2,1	1,1х3,1	4х3,1	2,7х3,4		1,4х1,5	0,7х2,1	3,2х3,1-2,1-1,5	1,4х1,5	5х3,1х-2,1	3,4х4,5+2,5х2,5
	Ориентация	ЮВ	ЮВ	ЮЗ	–	–		ЮВ	ЮВ	ЮВ	ЮЗ	ЮЗ	–
	Наиме-нование ограж-дения	ТО	НС	НС	ВС	Пл		ТО	БД	НС	ТО	НС	Пл
	tp, °C, пло-щадь помеще-ния F, м2	20 8,25						20 14,19
	Номер, Назна-чение поме-щения	109 кухня						110 жилая
Продолжение  таблицы 2	Примечания					Q=740 Вт							Q=1410 Вт				Q=430 Вт	Итого по 1 этажу: 13770 Вт
	Q, Вт	191	155	111	283		191	137	129	210	331	412		189	159	79
	1+Σβ	1	1	1,1	1		1	1	1	1,1	1,1	1		1,1	1,1	1
	(tp-text)n, °C	50	50	50	18		50	50	50	50	50	18		43	43	16
	k,	1,82	0,43	0,43	0,92		1,82	1,82	0,43	1,82	0,43	0,92		1,82	0,43	0,92
	А, м2	2,1	7,2	4,7	17,1		2,1	1,5	6	2,1	14	24,9		2,1	7,8	5,4
	Размеры, м	1,4х1,5	3х3,1–2,1	1,5х3,1	3,4х2,8+7,6		1,4х1,5	0,7х2,1	3,1х3,1-2,1-1,5	1,4х1,5	5,2х3,1х-2,1	4,6х2,8+12		1,4х1,5	3,2х3,1-2,1	3,2х1,7
	Ориентация	ЮЗ	ЮЗ	ЮЗ	–		ЮЗ	ЮЗ	ЮЗ	СЗ	СЗ	–		СЗ	СЗ	–
	Наименование ограждения	ТО	НС	НС	Пл		ТО	БД	НС	ТО	НС	Пл		ТО	НС	Пл
	tp, °C, пло-щадь помеще-ния F, м2	20 7,92					20 11,82							18 5
	Номер, назна-чение помеще-ния	112 жилая					113 жилая							114 кухня

 

3. Определение теплового баланса

 

Определить тепловые расчетные нагрузки помещений одноэтажного здания. Расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года t_ext=-36°C. Исходными данными приняты результаты расчета примера 2.2. к проектированию задана система водяного отопления с индивидуальными автоматическими терморегуляторами у отопительных приборов η₁=0,8.

 

1 Определяем расчетную тепловую нагрузку помещений Q₄, Вт, по формуле

 

Q₄=ΣQ+Q_i–Q_h(1–η₁),                                            (3)

 

где Q – основные и добавочные потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции помещения, Вт;

Q_i – расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещения, Вт;

Q_h – суммарный тепловой поток, регулярно поступающий в помещения здания от электрический приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников, Вт;

η₁ – коэффициент, принимаемый в зависимости от способа рагулирования системы отопления

Расчетные основные и добавочные потери теплоты ΣQ принимаем из примера 2.2.

 

2. Определяем расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха  Q_i, Вт, по формуле

 

Q_i=F(t_p-t_ext),                                                (4)

Q_i=8,25(20-(-30))=160 Вт,

 

Q_i=14,19(20-(-30))=710 Вт,

 

Q_i=7,92(20-(-30))=400 Вт,

 

Q_i=11,88(20-(-30))=600 Вт,

 

Q_i=5(20-(-30))=160 Вт

 

3 Определяем бытовые тепловыделения Q_h, Вт, по формуле

 

Q_h=21F                                                    (5)

 

Q_h=21·8,25=170 Вт,

 

Q_h=21·14,19=300 Вт,

 

Q_h=21·7,92=170 Вт,

 

Q_h=21·11,88=250 Вт,

 

Q_h=21·5=100 Вт,

 

Q₄=690+160–170(1–0,8)=815 Вт,

 

Q₄=1320+710–300(1–0,8)=1970 Вт,

 

Q₄=740+400–170(1–0,8)=1105 Вт,

Q₄=1410+600–250(1–0,8)=1960 Вт,

 

Q₄=430+160–100(1–0,8)=570 Вт,

 

Таблица 3 – Расчет тепловой нагрузки помещений

Номер, назначение помещения	tp, °С	Площадь помещения F, м2	ΣQ, Вт	Qi, Вт	Qh, Вт	Qh(1 – η1), Вт	Q4, Вт
109, кухня	20	8,25	690	160	170	35	815
110, жилая	20	14,19	1320	710	300	60	1970
112, жилая	20	7,92	740	400	170	35	1105
113, жилая	20	11,88	1410	600	250	50	1960
114, жилая	18	5	430	160	100	20	570
Итого			13770	7110	3720	750	20130