Гидравлический расчет водяных тепловых сетей производится с целью определения диаметров трубопроводов, потерь давлений в них, увязки тепловых точек системы.
Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрического графика, выбора схем местных тепловых пунктов, подбора насосного оборудования и технико-экономических расчетов.
Напор в подающих трубопроводах, по которым перемещается вода с температурой более 100 0 С, должен быть достаточным для исключения парообразования. Температуру теплоносителя в магистрали принимаем равною 150 0 С. Напор в подающих трубопроводах равен 85 м, что достаточно для исключения парообразования.
Для предупреждения кавитации напор во всасывающем патрубке сетевого насоса должен быть не меньше 5 м.
При элеваторном смешении на абонентском вводе располагаемый напор должен быть не меньше 10-15 м.
При движении теплоносителя по горизонтальным трубопроводам наблюдается падение давления от начала до конца трубопровода, которое складывается из линейного падения давления (потери на трение) и потерь давления в местных сопротивлениях:
Линейное падение давления в трубопроводе неизменного диаметра:
Падение давления в местных сопротивлениях:
Приведенная длина трубопровода:
Тогда формула (14) примет окончательную форму:
Определим общую длину расчетной магистрали (участки 1,2,3,4,5,6,7,8):
Проведем предварительный расчет (Заключается в определение диаметров и скоростей). Долю потерь давления в местных сопротивлениях можно ориентировочно определить по формуле Б.Л. Шифринсона :
где z =0,01- коэффициент для водяных сетей; G - расход теплоносителя в начальном участке разветвленного теплопровода, т/ч.
Зная долю потерь давления можно определить среднее удельное линейное падение давления :
где - располагаемый перепад давлений до всех абонентов, Па.
По заданию располагаемый перепад давления задан в метрах и равен?H=60 м. Т.к. потери напора распределяются равномерно между подающей и обратной магистралью, то перепад давлений на подающей магистрали будет равен?H=30 м. Переведем это значение в Па следующим образом:
где = 916,8 кг/м 3 - плотность воды при температуре в 150 0 С.
По формулам (16) и (17) определим долю потерь давления в местных сопротивлениях, а также среднее удельное линейное падение давления:
По величине и расходам G 1 - G 8 по номограмме находим диаметры труб скорость теплоносителя и. Результат заносим в таблицу 3.1:
Таблица 3.1
|
№ участка |
Предварительный расчет |
Окончательный расчет |
|||||||
Проведем окончательный расчет. Уточняем гидравлические сопротивления на всех участках сети при выбранных диаметрах труб.
Определяем эквивалентные длины местных сопротивлений на расчетных участках по таблице «эквивалентные длины местных сопротивлений» .
дP = R*(l+l э)*10 -3 , кПа (18)
Определяем суммарное гидравлическое сопротивление для всех участках расчетной магистрали, которые сравнивают с располагаемым в ней перепадом давлений:
Расчет является удовлетворительным, если гидравлическое сопротивление не превышают располагаемый перепад давлений и отличается от него не более чем на 25%. Конечный результат переводим м. вод. ст. для построения пьезометрического графика. Все данные заносим в таблицу 3.
Проведем окончательный расчет для каждого расчетного участка:
Участок 1:
На первом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Задвижка: l э = 3,36 м
Тройник для деления потоков: l э = 8,4 м
Вычисляем полные потери давления на участках по формуле (18):
дP = 390*(5+3,36+8,4)*10 -3 =6,7 кПа
Или м. вод. ст.:
H= дP*10 -3 /9,81 = 6,7/9,81=0,7 м
Участок 2:
На втором участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
П-образный компенсатор: l э = 19 м
дP = 420*(62,5+19+10,9)*10 -3 =39 кПа
H= 39/9,81=4 м
Участок 3:
На третьем участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Тройник для деления потоков: l э = 10,9 м
дP = 360*(32,5+10,9) *10 -3 =15,9 кПа
H= 15,9/9,81=1,6 м
Участок 4:
На четвертом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 3,62 м
Тройник для деления потоков: l э = 10,9 м
дP = 340*(39+3,62+10,9) *10 -3 =18,4 кПа
H=18,4/9,81=1,9 м
Участок 5:
На пятом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
П-образный компенсатор: l э = 12,5 м
Отвод: l э = 2,25 м
Тройник для деления потоков: l э = 6,6 м
дP = 590*(97+12,5+2,25+6,6) *10 -3 = 70 кПа
H= 70/9,81=7,2 м
Участок 6:
На шестом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
П-образный компенсатор: l э = 9,8 м
Тройник для деления потоков: l э = 4,95 м
дP = 340*(119+9,8+4,95) *10 -3 =45,9 кПа
H= 45,9/9,81=4,7 м
Участок 7:
На седьмом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Два отвода: l э = 2*0,65 м
Тройник для деления потоков: l э = 1,3 м
дP = 190*(107,5+2*0,65+5,2+1,3) *10 -3 =22,3 кПа
H= 22,3/9,81=2,3 м
Участок 8:
На восьмом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Задвижка: l э = 0,65 м
Отвод: l э = 0,65 м
дP = 65*(87,5+0,65+,065) *10 -3 =6,2 кПа
H= 6,2/9,81= 0,6 м
Определяем суммарное гидравлическое сопротивление и сравним с располагаемым перепадом по (17=9):
Посчитаем расхождение величин в процентах:
? = ((270-224,4)/270)*100 = 17%
Расчет является удовлетворительным т.к. гидравлическое сопротивление не превышают располагаемый перепад давлений, и отличается от него менее чем на 25%.
Аналогично рассчитываем ответвления и результат заносим в таблицу 3.2:
Таблица 3.2
|
№ участка |
Предварительный расчет |
Окончательный расчет |
||||||||
Участок 22:
Располагаемый напор у абонента: ?H 22 = 0,6 м
На 22-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 0,65 м
П-образный компенсатор: l э = 5,2 м
Задвижка: l э = 0,65 м
дP = 32*(105+0,65+5,2+0,65)*10 -3 =3,6 Па
H= 3,6/9,81=0,4 м
Избыток напора в ответвление: ?H 22 - ?H = 0,6-0,4=0,2 м
? = ((0,6-0,4)/0,6)*100 = 33,3%
Участок 23:
Располагаемый напор у абонента: ?H 23 = ?H 8 +?H 7 = 0,6+2,3=2,9 м
На 23-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 1,65 м
Задвижка: l э = 1,65 м
дP = 230*(117,5+1,65+1,65)*10 -3 =27,8 кПа
H= 27,8/9,81=2,8 м
Избыток напора в ответвление: ?H 23 - ?H = 2,9-2,8=0,1 м <25%
Участок 24:
Располагаемый напор у абонента: ?H 24 = ?H 23 +?H 6 = 2,9+4,7=7,6 м
На 24-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 1,65 м
Задвижка: l э = 1,65 м
дP = 480*(141,5+1,65+1,65)*10 -3 = 69,5кПа
H=74,1 /9,81=7,1 м
Избыток напора в ответвление: ?H 24 - ?H = 7,6-7,1=0,5 м <25%
Участок 25:
Располагаемый напор у абонента: ?H 25 = ?H 24 +?H 5 = 7,6+7,2=14,8 м
На 25-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 2,25 м
Задвижка: l э = 2,2 м
дP = 580*(164,5+2,25+2,2)*10 -3 =98 кПа
H= 98/9,81=10 м
Избыток напора в ответвление: ?H 25 - ?H = 14,8-10=4,8 м
? = ((14,8-10)/14,8)*100 = 32,4%
Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.
Участок 26:
Располагаемый напор у абонента: ?H 26 = ?H 25 +?H 4 = 14,8+1,9=16,7 м
На 26-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 0,65 м
Задвижка: l э = 0,65 м
дP = 120*(31,5+0,65+0,65)*10 -3 =3,9 кПа
H= 3,9/9,81=0,4 м
Избыток напора в ответвление: ?H 26 - ?H = 16,7-0,4=16,3 м
? = ((16,7-0,4)/16,7)*100 = 97%
Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.
Участок 27:
Располагаемый напор у абонента: ?H 27 = ?H 26 +?H 3 = 16,7+1,6=18,3 м
На 27-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:
Отвод: l э = 1 м
Задвижка: l э = 1 м
дP = 550*(40+1+1)*10 -3 =23,1 кПа
H= 23,1/9,81=2,4 м
Избыток напора в ответвление: ?H 27 - ?H = 18,3-2,4=15,9 м
Уменьшение диаметра трубопровода не предоставляется возможным, поэтому необходимо установить дроссельную шайбу.
Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “сайт”. Необходимым этапом при проектировании систем теплоснабжения предприятий и жилых районов является гидравлический расчет трубопроводов водяных тепловых сетей. Он необходим для решения следующих задач:
- Определение внутреннего диаметра трубопровода для каждого участка тепловой сети d В, мм. По диаметрам трубопровода и по их длинам, зная их материал и способ прокладки можно определять капитальные вложения в тепловые сети.
- Определение потерь напора сетевой воды или потерь давления сетевой воды Δh, м; ΔР, МПа. Эти потери являются исходными данными для последовательных вычислений напора сетевых и подпиточных насосов на тепловых сетях.
Гидравлический расчет тепловых сетей также выполняется для существующих эксплуатирующих тепловых сетей, когда ставится задача вычислить их фактический пропускную способность, т.е. когда есть диаметр, длина и нужно найти расход сетевой воды, которая пройдет через эти сети.
Гидравлический расчет трубопроводов тепловых сетей выполняется для следующих режимов их работы:
А) для расчетного режима работы тепловой сети (max G О; G В; G ГВС);
Б) для летнего режима, когда через трубопровод идет только G ГВС
В) для статического режима, на источнике теплоснабжения остановлены сетевые насосы, а работают только подпиточные насосы.
Г) для аварийного режима, когда авария на одном или нескольких участках, диаметр перемычек и резервных трубопроводов.
Если тепловые сети работают для водяной открытой системы теплоснабжения, то еще и определяется:
Д) зимний режим, когда сетевая вода для системы ГВС зданий отбирается из обратного трубопровода тепловой сети.
Е) переходный режим, когда сетевая вода для ГВС зданий отбирается из подающего трубопровода тепловой сети.
При гидравлическом расчете трубопроводов тепловых сетей должны быть известны следующие величины:
- Максимальная нагрузка на отопление и вентиляцию и среднечасовая на ГВС: max Q О, max Q ВЕНТ, Q СР ГВС.
- Температурный график системы теплоснабжения.
- Температурный график сетевой воды, температура сетевой воды в точке излома τ 01 НИ, τ 02 НИ.
- Геометрическая длина каждого участка тепловых сетей: L 1 , L 2 , L 3 …… L N .
- Состояние внутренней поверхности трубопровода на каждом участке тепловой сети (величина отложений коррозии и накипи). k Э – эквивалентная шероховатость трубопровода.
- Количество, тип и расстановка местных сопротивлений, которые имеются на каждом участке тепловой сети (все задвижки, клапаны, повороты, тройники, компенсаторы).
- Физические свойства воды р В, И В.
Как выполняется гидравлический расчет трубопроводов тепловых сетей будет рассмотрено на примере радиальной тепловой сети, обслуживающей 3-х потребителей теплоты.
Принципиальная схема радиальной тепловой сети, транспортирующей тепловую энергию для 3-х потребителей теплоты
1 – потребители теплоты (жилые районы)
2 – участки тепловой сети
3 – источник теплоснабжения
Гидравлический расчет проектируемых тепловых сетей выполняется в следующей последовательности:
- По принципиальной схеме тепловых сетей определяется потребитель, который наиболее удален от источника теплоснабжения. Тепловая сеть, проложенная от источника теплоснабжения до наиболее удаленного потребителя, называется головной магистралью (главная магистраль), на рисунке L 1 + L 2 + L 3 . Участки 1,1 и 2.1 – ответвления от головной магистрали (ответвление).
- Намечается расчетное направление движения сетевой воды от источника теплоснабжения до наиболее удаленного потребителя.
- Расчетное направление движения сетевой воды разбивается на отдельные участки, на каждом из которых внутренний диаметр трубопровода и расход сетевой воды должны оставаться постоянными.
- Определяется расчетный расход сетевой воды на участках тепловой сети, к которым присоединены потребители (2.1; 3; 3.1):
G СУМ УЧ = G О Р + G В Р + k 3 *G Г СР
G О Р = Q О Р / С В *(τ 01 Р – τ 02 Р) – максимальный расход на отопление
k 3 – коэффициент, учитывающий долю расхода сетевой вода подаваемый на ГВС
G В Р = Q В Р / С В *(τ 01 Р – τ В2 Р) – максимальный расход на вентиляцию
G Г СР = Q ГВ СР / С В *(τ 01 НИ – τ Г2 НИ) – средний расход на ГВС
k 3 = f (вид системы теплоснабжения, тепловая нагрузка потребителя).
Значения k 3 в зависимости от вида системы теплоснабжения и тепловых нагрузок присоединения потребителей теплоты
- По справочным данным определяются физические свойства сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети:
P В ПОД = f (τ 01) V В ПОД = f (τ 01)
P В ОБР = f (τ 02) V В ОБР = f (τ 02)
- Определяются среднее значения плотности сетевой воды и ее скорость:
P В СР = (P В ПОД + P В ОБР) / 2; (кг/м 3)
V В СР = (V В ПОД + V В ОБР) / 2; (м 2 /с)
- Выполняется гидравлический расчет трубопроводов каждого участка тепловых сетей.
7.1. Задаются скоростью движения сетевой воды в трубопроводе: V В = 0,5-3 м/с. Нижний предел V В обусловлен тем, что при более низких скоростях увеличивается осаждения взвешенных частиц на стенках трубопровода, а также при более низких скоростях циркуляция воды прекращается и трубопровод может замерзнуть.
V В = 0,5-3 м/с. – большее значение скорости в трубопроводе обусловлено тем фактором, что при увеличении скорости больше 3,5 м/с в трубопроводе может возникать гидравлический удар (например, при резком закрытии задвижек, или при повороте трубопровода на участке тепловой сети).
7.2. Вычисляется внутренний диаметр трубопровода:
d В = sqrt[(G СУМ УЧ *4)/(р В СР *V В *π)] (м)
7.3. По справочным данным принимаются ближайшие значения внутреннего диаметра, которые соответствуют ГОСТу d В ГОСТ, мм.
7.4. Уточняется фактическая скорость движения воды в трубопроводе:
V В Ф = (4*G СУМ УЧ) / [π*р В СР *(d В ГОСТ) 2 ]
7.5. Определяется режим и зона течения сетевой воды в трубопроводе, для этого рассчитывается безразмерный параметр (критерий Рейнольдса)
Re = (V В Ф * d В ГОСТ) / V В Ф
7.6. Вычисляется Re ПР I и Re ПР II .
Re ПР I = 10 * d В ГОСТ / k Э
Re ПР II = 568 * d В ГОСТ / k Э
Для различных типов трубопроводов и различных степеней износа трубопровода k Э лежит в пределах . 0,01 – если трубопровод новый. Когда неизвестен тип трубопровода и степень их износа согласно СНиП ”Тепловые сети” 41-02-2003. Значение k Э рекомендуется выбирать равным 0,5 мм.
7.7. Рассчитывается коэффициент гидравлического трения в трубопроводе:
— если критерий Re < 2320, то используется формула: λ ТР = 64 / Re.
— если критерий Re лежит в пределах (2320; Re ПР I ], то используется формула Блазиуса:
λ ТР =0,11*(68/Re) 0,25
Эти две формулы необходимо применять при ламинарном течении воды.
— если критерий Рейнольдса лежит в пределах (Re ПР I < Re < =Re ПР II), то используется формула Альтшуля.
λ ТР = 0,11*(68/Re + k Э /d В ГОСТ) 0,25
Эта формула применяется при переходном движении сетевой воды.
— если Re > Re ПР II , то используется формула Шифринсона:
λ ТР = 0,11*(k Э /d В ГОСТ) 0,25
Δh ТР = λ ТР * (L*(V В Ф) 2) / (d В ГОСТ *2*g) (м)
ΔP ТР = р В СР *g* Δh ТР = λ ТР * / (d В ГОСТ *2) = R Л *L (Па)
R Л = [λ ТР * р В СР *(V В Ф) 2 ] / (2* d В ГОСТ) (Па/м)
R Л – удельное линейное падение давления
7.9. Рассчитываются потери напора или потери давления в местных сопротивлениях на участке трубопровода:
Δh М.С. = Σ£ М.С. *[(V В Ф) 2 /(2*g)]
Δp М.С. = р В СР *g* Δh М.С. = Σ£ М.С. *[((V В Ф) 2 * р В СР)/2]
Σ£ М.С. – сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на трубопроводе. Для каждого вида местных сопротивлений £ М.С. принимается по справочным данным.
7.10. Определяются полные потери напора или полные потери давления на участке трубопровода:
h = Δh ТР + Δh М.С.
Δp = Δp ТР + Δр М.С. = р В СР *g* Δh ТР + р В СР *g*Δh М.С.
По этой методике проводятся расчеты для каждого участка тепловой сети и все значения сводятся в таблицу.
Основные результаты гидравлического расчета трубопроводов участков водяной тепловой сети
Для ориентировочных расчетов участков водяных тепловых сетей при определении R Л, Δр ТР, Δр М.С. допускается использовать следующие выражения:
R Л = / [р В СР *(d В ГОСТ) 5,25 ] (Па/м)
R Л = / (d В ГОСТ) 5,25 (Па/м)
A R = 0,0894*K Э 0,25 – эмпирический коэффициент, который используется для ориентировочного гидравлического расчета в водяных тепловых сетях
A R В = (0,0894*K Э 0,25) / р В СР = A R / р В СР
Эти коэффициенты выведены Соколовым Е.Я. и приведены в учебнике ”Теплофикация и тепловые сети”.
С учетом этих эмпирических коэффициентов потери напора и давления определяются как:
Δp ТР = R Л *L = / [р В СР *(d В ГОСТ) 5,25 ] =
= / (d В ГОСТ) 5,25
Δh ТР = Δp ТР / (р В СР *g) = (R Л *L) / (р В СР *g) =
= / (р В СР) 2 * (d В ГОСТ) 5,25 =
= / р В СР * (d В ГОСТ) 5,25 *g
Так же с учетом A R и A R В; Δр М.С. и Δh М.С. запишутся так:
Δр М.С. = R Л *L Э М = /р В СР * (d В ГОСТ) 5,25 =
= /(d В ГОСТ) 5,25
Δh М.С. = Δр М.С. / (р В СР *g) = (R Л *L Э М) / (р В СР *g) =
= / р В СР * (d В ГОСТ) 5,25 =
= /(d В ГОСТ) 5,25 *g
L Э = Σ (£ М. С. * d В ГОСТ) / λ ТР
Особенность эквивалентной длины заключается в том, что потери напора местных сопротивлений представляют как падение напора на прямолинейном участке с тем же внутренним диаметром и эта длина называется эквивалентной.
Полные потери давления и напора рассчитываются как:
Δh = Δh ТР + Δh М.С. = [(R Л *L)/(р В СР *g)] + [(R Л *L Э) / (р В СР *g)] =
= *(L + L Э) = *(1 + а М. С.)
Δр = Δр ТР + Δр М. С. = R Л *L + R Л *L Э = R Л (L + L Э) = R Л *(1 + а М. С.)
а М.С. – коэффициент местных потерь на участке водяной тепловой сети.
При отсутствии точных данных о количестве, типе и расстановке местных сопротивлений, значение а М.С. можно принимать от 0,3 до 0,5.
Надеюсь, теперь всем стало понятно, как правильно выполнить гидравлический расчет трубопроводов и Вы сами сможете выполнить гидравлический расчет тепловых сетей. Расскажите в комментариях как считаете, может вы считаете гидравлический расчет трубопроводов в excel или же же для гидравлического расчет трубопроводов используете онлайн калькулятор или используете номограмму для гидравлического расчета трубопроводов?
Справочным пособием, освещающим вопросы проектирования тепловых сетей, является «Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей». Справочник может в известной мере рассматриваться как пособие к СНиП II-7.10-62, но не к СНиП Н-36-73, появившимся значительно позже в результате существенной переработки прежней редакции норм. За последние 10 лет текст СНиП Н-36-73 подвергался существенным изменениям и дополнениям.
Теплоизоляционные материалы, изделия и конструкции, а также методика их тепловых расчетов вместе с указаниями по выполнению и приемке изоляционных работ подробно описаны в «Справочнике строителя». Аналогичные данные по теплоизоляционным конструкциям включены в СН 542-81.
Справочные материалы по гидравлическим расчетам, а также по оборудованию и автоматическим регуляторам для тепловых сетей, тепловых пунктов и систем теплоиспользования содержатся в «Справочнике по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей». В качестве источника справочных материалов по вопросам проектирования могут быть использованы книги из серии справочников «Теплоэнергетика и теплотехника». В первой книге «Общие вопросы» приведены правила оформления чертежей и схем, а также данные о термодинамических свойствах воды и водяного пара, более подробные данные приведены в. Во вторую книгу серии «Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент» включены данные по теплопроводности и вязкости воды и водяного пара, а также по плотности, теплопроводности и теплоемкости некоторых строительных и изоляционных материалов. В четвертой книге «Промышленная теплоэнергетика н теплотехника» имеется раздел, посвященный теплофикации и тепловым сетям
www.engineerclub.ru
Громов — Водяные тепловые сети (1988)
В книге приведены нормативные материалы, используемые при проектировании тепловых сетей и тепловых пунктов. Даны рекомендации по выбору оборудования и схем теплоснабжения Рассмотрены расчеты, связанные с проектированием тепловых сетей. Приведены сведения о прокладке тепловых сетей, об организации строительства и эксплуатации тепловых сетей и тепловых пунктов. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием тепловых сетей.
Жилищное и промышленное строительство, требования экономии топлива и защиты окружающей среды предопределяют целесообразность интенсивного развития систем централизованного теплоснабжения. Выработка тепловой энергии для таких систем в настоящее время производится теплоэлектроцентралями, котельными районного значения.
Надежная работа систем теплоснабжения при строгом соблюдении необходимых параметров теплоносителя во многом определяется правильным выбором схем тепловых сетей и тепловых пунктов, конструкций прокладки, применяемого оборудования.
Считая, что правильное проектирование тепловых сетей невозможно без знания их устройства, работы и тенденций развития, авторы старались привести в справочном пособии рекомендации по проектированию и дать краткое их обоснование.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ И ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ
1.1. Системы централизованного теплоснабжения и их структура
Системы централизованного теплоснабжения характеризуются сочетанием трех основных звеньев: теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплоиспользования (теплопотребления) отдельных зданий или сооружений. В теплоисточниках осуществляется получение теплоты за счет сжигания различных видов органического топлива. Такие теплоисточники называются котельными. В случае использования в теплоисточниках теплоты, выделяемой при распаде радиоактивных элементов, они называются атомными станциями теплоснабжения (ACT). В отдельных системах теплоснабжения используются в качестве вспомогательных возобновляемые источники теплоты - геотермальная энергия, энергия солнечного излучения и т. п.
Если теплоисточник расположен вместе с теплоприемниками в одном здании, то трубопроводы для подачи теплоносителя к теплоприемникам, проходящие внутри здания, рассматриваются как элемент системы местного теплоснабжения. В системах централизованного теплоснабжения теплоисточники располагаются в отдельно стоящих зданиях, а транспорт теплоты от них осуществляется по трубопроводам тепловых сетей, к которым присоединены системы теплоиспользования отдельных зданий.
Масштабы систем централизованного теплоснабжения могут изменяться в широких пределах: от небольших, обслуживающих несколько соседних зданий, до крупнейших, охватывающих ряд жилых или промышленных районов и даже город в целом.
Независимо от масштаба эти системы по контингенту обслуживаемых потребителей подразделяются на коммунальные, промышленные и общегородские. К коммунальным относятся системы, снабжающие теплотой в основном жилые и общественные здания, а также отдельные здания промышленного и коммунально-складского назначения, размещение которых в селитебной зоне городов допускается нормами .
В основу классификации коммунальных систем по их масштабу целесообразно положить принятое в нормах планировки и застройки городов членение территории селитеоной зоны на группы соседних зданий (или кварталы в районах старой застройки), объединяемые в микрорайоны с численностью населения 4 - 6 тыс. чел. в малых городах (с населением до 50 тыс. чел.) и 12-20 тыс. чел. в городах остальных категорий. В последних предусматривается формирование из нескольких микрорайонов жилых районов с численностью населения 25 - 80 тыс. чел. Соответствующие системы централизованного теплоснабжения можно охарактеризовать как групповые (квартальные), микрорайонные и районные.
Теплоисточники, обслуживающие эти системы, по одному на каждую систему, могут быть отнесены соответственно к категории групповых (квартальных), микрорайонных и районных котельных. В крупных и крупнейших городах (с численностью населения соответственно 250-500 тыс. чел. и более 500 тыс. чел.) нормами предусматривается объединение нескольких смежных жилых районов в планировочные районы, ограниченные естественными или искусственными рубежами. В таких городах возможно появление наиболее крупных межрайонных систем коммунального теплоснабжения.
При больших масштабах выработки теплоты, в особенности в общегородских системах, является целесообразной совместная выработка теплоты и электроэнергии. Это обеспечивает существенную экономию топлива по сравнению с раздельной выработкой теплоты в котельных, а электроэнергии - на тепловых электростанциях за счет сжигания тех же видов топлива.
Тепловые электростанции, предназначенные для совместной выработки теплоты и электроэнергии, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).
Атомные электростанции, использующие теплоту, выделяемую при распаде радиоактивных элементов, для выработки электроэнергии, также иногда целесообразно использовать как теплоисточники в крупных системах теплоснабжения. Эти станции называются атомными теплоэлектроцентралями (АТЭЦ).
Системы централизованного теплоснабжения, использующие ТЭЦ в качестве основных теплоисточников, называются теплофикационными. Вопросы сооружения новых систем централизованного теплоснабжения, а также расширения и реконструкции существующих систем требуют специальной проработки, исходя из перспектив развития соответствующих населенных пунктов на ближайший период A0-15 лет) и расчетный срок 25 - 30 лет).
Нормами предусматривается разработка специального предпроектного документа, а именно схемы теплоснабжения данного населенного пункта. В схеме прорабатывается несколько вариантов технических решений по системам теплоснабжения и на основе технико-экономического сопоставления обосновывается выбор предлагаемого к утверждению варианта.
Последующая разработка проектов теплоисточников и тепловых сетей должна согласно нормативным документам производиться только на основе решений, принятых в утвержденной схеме теплоснабжения данного населенного пункта.
1.2. Общая характеристика тепловых сетей
Тепловые сети могут быть классифицированы по виду используемого в них теплоносителя, а также по его расчетным параметрам (давлениям и температурам). Практически единственными теплоносителями в тепловых сетях являются горячая вода и водяной пар. Водяной пар как теплоноситель повсеместно применяется в теплоисточниках (котельных, ТЭЦ), а во многих случаях - и в системах теплоиспользования, особенно промышленных. Коммунальные системы теплоснабжения оборудуются водяными тепловыми сетями, а промышленные - либо только паровыми, либо паровыми в сочетании с водяными, используемыми для покрытия нагрузок систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Такое сочетание водянки и паровых тепловых сетей характерно также для общегородских систем теплоснабжения.
Водяные тепловые сети большей частью выполняются двухтрубными с сочетанием подающих трубопроводов для подачи горячей воды от теплоисточников до систем теплоиспользования и обратных трубопроводов для возврата охлажденной в этих системах воды к теплоисточникам для повторного подогрева. Подающие и обратные трубопроводы водяных тепловых сетей вместе с соответствующими трубопроводами теплоисточников и систем теплоиспользования образуют замкнутые контуры циркуляции воды. Эта циркуляция поддерживается сетевыми насосами, устанавливаемыми в теплоисточниках, а при больших дальностях транспорта воды - также и на трассе сетей (насосные станции). В зависимости от принятой схемы присоединения к сетям систем горячего водоснабжения различают закрытые и открытые схемы (чаще применяются термины «закрытые и открытые системы теплоснабжения»).
В закрытых системах отпуск теплоты из сетей в системе горячего водоснабжения осуществляется за счет подогрева, холодной водопроводной воды в специальных водонагревателях.
В открытых системах покрытие нагрузок горячего водоснабжения осуществляется за счет подачи потребителям воды из подающих трубопроводов сетей, а в течение отопительного периода - в смеси с водой из обратных трубопроводов систем отопления и вентиляции. Если при всех режимах для горячего водоснабжения может быть использована полностью вода из обратных трубопроводов, то отпадает надобность в обратных трубопроводах от тепловых пунктов до теплоисточника. Соблюдение этих условий, как правило, возможно, только при совместной работе нескольких теплоисточников на общие тепловые сети с возложением покрытия нагрузок горячего водоснабжения на часть этих источников.
Водяные сети, состоящие только из подающих трубопроводов, называются однотрубными и по капитальным вложениям в их сооружение являются наиболее экономичными. Подпитка тепловых сетей в закрытых и открытых системах осуществляется за счет работы подпиточных насосов и установок по подготовке подпиточной воды. В открытой системе их требуемая производительность в 10-30 раз больше, чем в закрытой. В результате при открытой системе большими оказываются капитальные вложения в теплоисточники. Вместе с тем в этом случае отпадает надобность в подогревателях водопроводной воды, а потому существенно снижаются затраты на узлы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям. Таким образом, выбор между открытой и закрытой системами в каждом случае должен обосновываться технико-экономическими расчетами с учетом всех звеньев системы централизованного теплоснабжения. Такие расчеты следует выполнять при разработке схемы теплоснабжения населенного пункта, т. е. до проектирования соответствующих теплоисточников и их тепловых сетей.
В отдельных случаях водяные тепловые сети выполняются трех- и даже четырехтрубными. Такое увеличение количества труб, обычно предусматриваемое лишь на отдельных участках сетей, связано с удвоением либо только подающих (трехтрубные системы), либо как подающих, так и обратных (четырехтрубные системы) трубопроводов для раздельного присоединения к соответствующим трубопроводам систем горячего водоснабжения или систем отопления и вентиляции. Такое разделение существенно облегчает регулирование отпуска теплоты в системы различного назначения, но вместе с тем приводит к значительному увеличению капитальных вложений в сети.
В крупных системах централизованного теплоснабжения возникает потребность в разделении водяных тепловых сетей на несколько категорий, в каждой из которых могут применяться собственные схемы отпуска и транспорта теплоты.
В нормах предусматривается подразделение тепловых сетей на три категории: магистральные от теплоисточников до вводов в микрорайоны (кварталы) или предприятия; распределительные от магистральных сетей до сетей к отдельным зданиям: сети к отдельным зданиям в виде ответвлений от распределительных (или в отдельных случаях от магистральных) сетей до узлов присоединения к ним систем теплоиспользования отдельных зданий. Эти наименования целесообразно уточнить применительно к принятой в § 1.1 классификации систем централизованного теплоснабжения по их масштабу и контингенту обслуживаемых потребителей. Так, если в небольших системах от одного теплоисточника осуществляется подвод теплоты лишь к группе жилых и общественных зданий в пределах микрорайона или производственных зданий одного предприятия, то надобность в магистральных тепловых сетях отпадает и все сети от таких теплоисточников следует рассматривать как распределительные. Такое положение характерно для использования в качестве теплоисточников групповых (квартальных) и микрорайонных котельных, а также промышленных, обслуживающих одно предприятие. При переходе от таких небольших систем к районным, а тем более к межрайонным появляется категория магистральных тепловых сетей, к которым присоединяются распределительные сети отдельных микрорайонов или предприятий одного промышленного района. Присоединение отдельных зданий непосредственно к магистральным сетям, помимо распределительных, по ряду причин крайне нежелательно, а потому применяется очень редко.
Крупные теплоисточники районных и межрайонных систем централизованного теплоснабжения согласно нормам должны размещаться за пределами селитебной зоны в целях сокращения влияния их выбросов на состояние воздушного бассейна этой зоны, а также упрощения систем подачи им жидкого или твердого топлива.
В таких случаях появляются начальные (головные) участки магистральных сетей значительной протяженности, в пределах которых отсутствуют узлы присоединения распределительных сетей. Такой транспорт теплоносителя без попутной раздачи его потребителям называется транзитом, при этом соответствующие головные участки магистральных тепловых сетей целесообразно выделить в особую категорию транзитных.
Наличие транзитных сетей существенно ухудшает технико-экономические показатели транспорта теплоносителя, особенно при протяженности этих сетей в 5 - 10 км и более, что характерно, в частности, при использовании в качестве теплоисточников атомных ТЭЦ или станций теплоснабжения.
1.3. Общая характеристика тепловых пунктов
Существенным элементом систем централизованного теплоснабжения являются установки, размещаемые в узлах присоединения к тепловым сетям местных систем теплоиспользования, а также на стыках сетей различных категорий. В таких установках осуществляются контроль работы тепловых сетей и систем тёплоиспользования и управление ими. Здесь производится измерение параметров теплоносителя — давлений, температур, а иногда и расходов - и регулирование отпуска теплоты на различных уровнях.
От работы таких установок зависят в значительной мере надежность и экономичность систем теплоснабжения в целом. Эти установки в нормативных документах называются тепловыми пунктами (ранее применялись также наименования «узлы присоединения местных систем тёплоиспользования», «тепловые центры», «абонентские установки» и т. п.).
Однако принятую в тех же документах классификацию тепловых пунктов целесообразно несколько уточнить, поскольку в них все тепловые пункты относятся либо к центральным (ЦТП), либо к индивидуальным (ИТП). К последним относятся только установки с узлами присоединения к тепловым сетям систем тёплоиспользования одного здания или их части (в крупных зданиях). Все остальные тепловые пункты независимо от количества обслуживаемых зданий относятся к центральным.
В соответствии с принятой классификацией тепловых сетей, а также различных ступеней регулирования отпуска теплоты применяется следующая терминология. В части тепловых пунктов:
местные тепловые пункты (МТП), обслуживающие системы тёплоиспользования отдельных зданий;
групповые или микрорайонные тепловые пункты (ГТП), обслуживающие группу жилых зданий или все здания в пределах микрорайона;
районные тепловые пункты (РТП), обслуживающие все здания в пределах жилого
В части ступеней регулирования:
центральное - только на теплоисточниках;
районное, групповое или микрорайонное - на соответствующих тепловых пунктах (РТП или ГТП);
местное - на местных тепловых пунктах отдельных зданий (МТП);
индивидуальное на отдельных теплоприемниках (приборах систем отопления, вентиляции или горячего водоснабжения).
Тепловые сети справочное пособие по проектированию
Главная Математика, химия, физика Проектирование системы теплоснабжения больничного комплекса
27. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям Учебное пособие для вузов, М.: Энергоатомиздат. 1985.
28. Иванов В.Д., Гладышей Н.Н., Петров А.В., Казакова Т.О. Инженерные расчеты и методы испытаний тепловых сетей Конспект лекций. СПб.: СПб ГГУ РП. 1998.
29. Инструкция по эксплуатации тепловых сетей М.: Энергия 1972.
30. Правила техники безопасности при обслуживании тепловых сетей М: Атомиздат. 1975.
31. Юренев В.Н. Теплотехнический справочник в 2-х томах М.; Энергия 1975, 1976.
32. Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий. М.: Энергия 1979.
33. Шубин Е.П. Основные вопросы проектирования систем теплоснабжения. М.: Энергия. 1979.
34. Методические указания по составлению отчета электростанции и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования. РД 34.0К.552-95. CПO ОРГРЭС М: 1995.
35. Методика определения удельных расходов топлива на тепло в зависимости от параметров пара, используемого для целей теплоснабжения РД 34.09.159-96. CПО ОРГРЭС. М.: 1997
36. Методические указания по анализу изменения удельных расходов топлива на энергостанциях и в энергообъединениях. РД 34,08.559-96 СПО ОРГРЭС. М.: 1997.
37. Кутовой Г. П., Макаров А. А., Шамраев Н.Г. Создание благоприятной базы для развития российской электроэнергетики на рыночной основе «Теплоэнергетика». №11, 1997. с.2-7.
38. Бушуев В.В., Громов Б.Н., Доброхотов В.Н., Пряхин В.В., Научно- технические и организационно-экономические проблемы внедрения энергосберегающих технологий. «Теплоэнергетика». №11. 1997. с.8-15.
39. Астахов H.Л, Калимов В.Ф., Киселев Г.П. Новая редакция методических указаний по расчету показателей тепловой экономичности оборудования ТЭС. «Энергосбережение и водоподготовка». № 2, 1997, с 19-23.
Ekaterina Igorevna Tarasevich
Россия
Главный редактор —
кандидат биологических наук
НОРМАТИВНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ЧЕРЕЗ ТЕПЛОИЗОЛИРУЕМУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
В статье рассматривается изменение ряда опубликованных нормативных документов для тепловой изоляции систем теплоснабжения, которые направлены на то, чтобы обеспечить долговечность работы системы. Данная статья посвящена исследованию влияния среднегодовой температуры тепловых сетей на тепловые потери. Исследование относится к системам теплоснабжения и термодинамике. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей.
Актуальность работы определяется тем, что она обращается к малоисследованным проблемам в системе теплоснабжения. Качество теплоизоляционных конструкций зависит от тепловых потерь системы. Правильное проектирование и расчет теплоизоляционной конструкции намного важнее, чем просто выбор изоляционного материала. Приведены результаты сравнительного анализа тепловых потерь.
Методы тепловых расчетов вычисления теплопотерь трубопроводов тепловых сетей основаны на применении нормативной плотности теплового потока через поверхность теплоизоляционной конструкции. В настоящей статье на примере трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией был проведен расчет тепловых потерь.
В основном сделан следующий вывод: в действующих нормативных документах приведены суммарные величины плотности тепловых потоков для подающего и обратного трубопроводов. Встречаются случаи, когда диаметры подающего и обратного трубопроводов не одинаковы, в одном канале могут быть проложены как три, так и более трубопроводов, следовательно, необходимо использовать предыдущий стандарт. Суммарные величины плотности тепловых потоков в нормах могут быть разделены между подающим и обратным трубопроводам в тех же пропорциях, что и в замененных нормах.
Ключевые слова
Литература
СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция. – М: Минрегион России, 2011. – 56 с.
СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. — 29 с.
СП 41-103-2000. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. М: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2001. 47 с.
ГОСТ 30732-2006. Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. – М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2007, 48 с.
Нормы проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования электростанций и тепловых сетей. М.: Госстройиздат, 1959. – URL: http://www.politerm.com.ru/zuluthermo/help/app_thermoleaks_year1959.htm
СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов/Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1998. 32 с.
Беляйкина И.В., Витальев В.П., Громов Н.К. и др.; Под ред. Громова Н.К.; Шубина Е.П. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию. М.: Энергоатомиздат, 1988. – 376 с.
Ионин А.А., Хлыбов Б. M., Братенков В. H., Терлецкая E. H.; Под ред. А.А. Ионина. Теплоснабжение: Учебник для вузов. M.: Стройиздат, 1982. 336 с.
Lienhard, John H., A heat transfer textbook / John H. Lienhard IV and John H. Lienhard V, 3rd ed. Cambridge, MA:Phlogiston Press, 2003
Silverstein, C.C., “Design and Technology of Heat Pipes for Cooling and HeatExchange,” Taylor & Francis, Washington DC, USA, 1992
European Standard EN 253 District heating pipes — Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks — Pipe assembly of steel service pipe, polyurethane thermal insulation and outer casing of polyethylene.
European Standard EN 448 District heating pipes. Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks. Fitting assemblies of steel service pipes, polyurethane thermal insulation and outer casing of polyethylene
DIN EN 15632-1:2009 District heating pipes — Pre-insulated flexible pipe systems — Part 1: Classification, general requirements and test methods
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети Учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2001. 472 с.
СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. Актуализированная редакция. – М: Минрегион России, 2012. – 78 с.
СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. – М: Госстрой России, 2004. – 41 с.
Николаев А.А.Проектирование тепловых сетей (Справочник проектировщика) / А.А.Николаев [и др.]; под ред. А.А.Николаева. – М.: НАУКА, 1965. – 361 с.
Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети: Учебник. М.: Инфра-М, 2006. – 480 c.
Козин В. Е., Левина Т. А., Марков А. П., Пронина И. Б., Слемзин В. А. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1980. – 408 c.
Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1985. 232 с.
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
Определение коэффициентов местных потерь в тепловых сетях промпредприятий
Дата публикации : 06.02.2017 2017-02-06
Статья просмотрена: 186 раз
Библиографическое описание:
Ушаков Д. В., Снисарь Д. А., Китаев Д. Н. Определение коэффициентов местных потерь в тепловых сетях промпредприятий // Молодой ученый. 2017. №6. С. 95-98. URL https://moluch.ru/archive/140/39326/ (дата обращения: 13.07.2018).
В статье представлены результаты анализа фактических значений коэффициента местных потерь, используемого при проектировании тепловых сетей на стадии предварительного гидравлического расчета. На основе анализа фактических проектов, получены осредненные значения для сетей промплощадок с делением на магистрали и ответвления. Найдены уравнения, позволяющие рассчитать коэффициент местных потерь в зависимости от диаметра трубопровода сети.
Ключевые слова : тепловые сети, гидравлический расчет, коэффициент местных потерь
При гидравлическом расчете тепловых сетей возникает необходимость в задании коэффициента α , учитывающего долю потерь давления в местных сопротивлениях . В современных нормативах, выполнение которых является обязательными при проектировании, про нормативный метод гидравлического расчета и конкретно коэффициент α не сказано. В современной справочной и учебной литературе приводятся, как правило, значения, рекомендованные отмененным СНиП II-36–73*. В табл. 1 представлены значения α для водяных сетей.
Коэффициент α для определения суммарных эквивалентных длин местных сопротивлений
Тип компенсаторов
Условный проход трубопровода, мм
Разветвленные тепловые сети
П-образные с гнутыми отводами
П-образные со сварными или крутоизогнутыми отводами
П-образные со сварными отводами
Из таблицы 1 следует, что значение α может находиться в интервале от 0,2 до 1. Прослеживается увеличение значения с ростом диаметра трубопровода.
В литературе для предварительных расчетов, когда не известны диаметры труб, долю потерь давления в местных сопротивлениях рекомендуют определять по формуле Б. Л. Шифринсона
где z - коэффициент, принимаемый для водяных сетей 0,01; G - расход воды, т/ч.
Результаты расчетов по формуле (1) при различных расходах воды в сети, представлены на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость α от расхода воды
Из рис. 1 следует, что значение α при больших расходах может быть и больше 1, а при малых меньше 0,1. Например, при расходе 50 т/ч, α=0,071.
В литературе приведено выражение для коэффициента местных потерь
где - эквивалентная длина участка и его длина соответственно, м; - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; λ - коэффициент гидравлического трения.
При проектировании водяных тепловых сетей при турбулентном режиме движения для нахождения λ , используют формулу Шифринсона. Принимая значение эквивалентной шероховатости k э =0,0005 мм, формула (2) преобразуется к виду
.(3)
Из формулы (3) следует, что α зависит от длины участка, его диаметра и суммы коэффициентов местных сопротивлений, которые определяются конфигурацией сети. Очевидно, что значение α увеличивается при уменьшении длины участка и увеличении диаметра.
С целью определения фактических коэффициентов местных потерь α , были рассмотрены существующие проекты водяных тепловых сетей промышленных предприятий различного назначения. Располагая бланками гидравлического расчета, для каждого участка определялся коэффициент α по формуле (2). Отдельно по магистрали и ответвлениям находились средневзвешенные значения коэффициента местных потерь для каждой сети. На рис. 2 представлены результаты расчетов α по расчетным магистралям для выборки из 10 схем сетей, а на рис. 3 для ответвлений.
Рис. 2. Фактические значения α по расчетным магистралям
Из рис. 2 следует, что минимальное значение 0,113, максимальное 0,292, а среднее значение по всем схемам составляет 0,19.
Рис. 3. Фактические значения α по ответвлениям
Из рис. 3 следует, что минимальное значение 0,118, максимальное 0,377, а среднее значение по всем схемам составляет 0,231.
Сопоставляя полученные данные с рекомендуемыми, можно сделать следующие выводы. Согласно табл. 1 для рассмотренных схем значение α =0,3 для магистралей и α=0,3÷0,4 для ответвлений, а средние фактические составляют 0,19 и 0,231, что несколько меньше рекомендуемых. Диапазон изменения фактических значений α не превышает рекомендуемых, т.е табличные значения (табл.1) можно трактовать как «не более».
Для каждого диаметра трубопровода были определены средние значения α по магистралям и ответвлениям. Результаты расчета представлены в табл. 2.
Значения фактических коэффициентов местных потерь α
Из анализа таблицы 2 следует, что с увеличением диаметра трубопровода значение коэффициента α увеличивается. Методом наименьших квадратов были получены линейные уравнения регрессии для магистрали и ответвлений в зависимости от наружного диаметра :
На рис. 4 представлены результаты расчетов по уравнениям (4),(5), и фактические значения для соответствующих диаметров.
Рис. 4. Результаты расчетов коэффициентов α по уравнениям (4),(5)
На основе анализа реальных проектов тепловых водяных сетей промплощадок, получены осредненные значения коэффициентов местных потерь с делением на магистрали и ответвления. Показано, что фактические значения не превышают рекомендуемые, а средние, незначительно меньше. Получены уравнения, позволяющие рассчитать коэффициент местных потерь в зависимости от диаметра трубопровода сети для магистралей и ответвлений.
- Копко, В. М. Теплоснабжение: курс лекций для студентов специальности 1–700402 «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» высших учебных заведений / В. М. Копко. - М: Изд-во АСВ, 2012. - 336с.
- Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / Н. К. Громов [и др.]. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376с.
- Козин, В. Е. Теплоснабжение: учебное пособие для студентов вузов / В. Е. Козин. - М.: Высш. школа, 1980. - 408с.
- Пустовалов, А. П. Повышение энергоэффективности инженерных систем зданий посредством оптимального выбора регулирующих клапанов / А. П. Пустовалов, Д. Н. Китаев, Т. В. Щукина // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Высокие технологии. Экология. - 2015. - № 1. - С. 187–191.
- Семенов, В. Н. Влияние энергосберегающих технологий на развитие тепловых сетей / В. Н. Семенов, Э. В. Сазонов, Д. Н. Китаев, О. В. Тертычный, Т. В. Щукина // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2013. - № 8(656). - С. 78–83.
- Китаев, Д. Н. Влияние современных отопительных приборов на регулирование тепловых сетей / Д. Н. Китаев //Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2014. - Т.2. - № 4(17). - С. 49–55.
- Китаев, Д. Н. Вариантное проектирование систем теплоснабжения с учетом надежности тепловой сети / Д. Н. Китаев, С. Г. Булыгина, М. А. Слепокурова // Молодой ученый. - 2010. - № 7. - С. 46–48. Какие законы подписал Владимир Путин в последний день уходящего года К концу года всегда скапливается куча дел, которые хочется завершить до боя курантов. Ну, чтобы не тащить в новый год старые долги. Госдума […]
- Организация ФГКУ "ГЦ ВВЭ" Минобороны России Юридический адрес: 105229, МОСКВА Г, ГОСПИТАЛЬНАЯ ПЛ, 1-3, СТР.5 ОКФС: 12 - Федеральная собственность ОКОГУ: 1313500 - Министерство обороны Российской Федерации […]
Энергия – это основной продукт, который научился создавать человек. Он необходим как для бытовой жизнедеятельности, так и для промышленных предприятий. В этой статье мы расскажем о нормах и правилах проектирования и строительства наружных тепловых сетей.
Что такое теплосеть
Это совокупность трубопроводов и устройств, которые занимаются воспроизведением, транспортировкой, хранением, регулированием и обеспечением всех пунктов питания теплом посредством горячей воды или пара. От источника энергии она попадает в линии передачи, а затем распределяется по помещениям.
Что входит в конструкцию:
- трубы, которые проходят предварительную обработку от коррозии, а также подвергаются утеплению – обшивка может быть не на всем протяжении пути, а только на том участке, который располагается на улице;
- компенсаторы – устройства, которые отвечают за перемещение, температурные деформации, вибрации и смещения вещества внутри трубопровода;
- крепежная система – в зависимости от типа монтажа бывает разных вариантов, но в любом случае необходимы опорные механизмы;
- траншеи для укладки – обустраиваются бетонные желоба и тоннели, если прокладка происходит наземная;
- запорная или регулирующая арматура – временно прекращает напор или способствует его уменьшению, перекрытию потока.
Также проект теплоснабжения здания может содержать дополнительное оборудование внутри инженерной системы отопления и подачи горячей воды. Так проектирование делится на две части – наружная и внутренняя теплосеть. Первая может идти от центральных магистральных трубопроводов, а может – от теплового узла, котельной. Внутри помещения также есть системы, которые регулируют количества тепла в отдельных комнатах, цехах – если вопрос касается промышленных предприятий.
Классификация теплосетей по основным признакам и основные методы проектирования
Есть несколько критериев, по которым может различаться система. Это и способ их размещения, и назначение, и район теплоснабжения, их мощность, а также множество дополнительных функций. Проектировщик в момент проектирования системы теплоснабжения обязательно узнает у заказчика какой объем энергии ежесуточно должна транспортировать линия, сколько выходных отверстий иметь, какие условия эксплуатации будут – климатические, метеорологические, а также как не испортить городскую застройку.
Согласно этим данным можно выбрать один из типов прокладки. Рассмотрим классификации.
По типу укладки
Различают:
- Воздушные, они же надземные.
Применяется такое решение не слишком часто из-за трудностей монтажа, сервисного обслуживания, ремонта, а также из-за неприглядного вида таких мостов. К сожалению, проект обычно не включает декоративные элементы. Это обусловлено тем, что коробы и другие конструкции для маскировки часто препятствуют доступу к трубам, а также мешают своевременно увидеть проблему, например, протеку или трещину.
Решение проектирования воздушных теплосетей принимают после инженерных изысканий на предмет обследования районов с сейсмической активностью, а также высоким уровнем залегания грунтовых вод. В таких случаях нет возможности копать траншеи и проводить наземную укладку, так как это может быть непродуктивно – природные условия могут повредить обшивку, влажность повлияет на ускоренную коррозию, а подвижность грунтов приведет к изломам трубы.
Еще одна рекомендация для проведения надземных конструкций – это плотная жилая застройка, когда просто нет возможности копать ямы, или в случае, когда на этом месте уже существует одна или несколько линий действующих коммуникаций. При проведении земельных работ в этом случае велик риск повредить инженерные системы города.
Монтируются воздушные теплосети на металлические опоры и столбы, где крепятся на обручи.
- Подземные.
Они, соответственно, прокладываются под землей или на ней. Существует два варианта проекта системы теплоснабжения – когда укладка осуществляется канальным способом и бесканальным.
В первом случае прокладывается бетонный канал или тоннель. Бетон армируется, могут использоваться заранее заготовленные кольца. Это защищает трубы, обмотку, а также облегчает процесс проверки и обслуживания, так как вся система находится в чистоте и сухости. Защита происходит одновременно от влаги, грунтовых вод и подтоплений, а также от коррозии. В том числе такие меры предосторожности помогают предотвратить механическое влияние на линию. Каналы могут быть монолитной заливки бетоном или сборные, их второе название – лотковые.
Бесканальный способ менее предпочтителен, но он занимает гораздо меньше времени, трудозатрат и материальных средств. Это экономически эффективный способ, но сами трубы используются не обычные, а специальные – в защитной оболочке или без нее, но тогда материал должен быть из поливинилхлорида или с его добавлением. Затрудняется процесс ремонта и монтажа, если предполагается реконструкция сети, расширение теплосети, так как нужно будет вновь совершать земельные работы.
По типу теплоносителя
Транспортироваться могут два элемента:
- Горячая вода.
Она передает тепловую энергию и может попутно служить в целях водоснабжения. Особенность в том, что такие трубопроводы не укладываются в одиночку, даже магистральные. Их необходимо проводить в количестве, кратном двум. Обычно это двухтрубные и четырехтрубные системы. Это требование обусловлено тем, что нужна не только подача жидкости, но и ее отвод. Обычно холодный поток (обратка) возвращается на тепловой пункт. В котельной происходит вторичная обработка – фильтрация, а затем нагрев воды.
Это более трудные в проектировании теплосети – пример их типового проекта содержит условия защиты труб от сверхгорячих температур. Дело в том, что паровой носитель гораздо горячее, чем жидкость. Это дает увеличенный КПД, но способствует деформации трубопровода, его стенок. Это можно предотвратить, если использовать качественные стройматериалы, а также регулярно следить за возможными изменениями в давлении напора.
Также опасно еще одно явление – образование конденсата на стенках. Необходимо сделать обмотку, которая будет отводить влагу.
Опасность также подстерегает в связи с возможными травмами при обслуживании и прорыве. Ожог паром очень сильный, а так как вещество передается под давлением, то может привести к значительным повреждениям кожных покровов.
По схемам проектирования
Также эту классификацию можно назвать – по значению. Различают следующие объекты:
- Магистральные.
Они имеют одну только функцию – транспортировка на длительные расстояния. Обычно это передача энергии от источника, котельной, до распределительных узлов. Здесь могут находиться теплопункты, которые занимаются разветвлением трасс. Магистрали имеют мощные показатели – температура содержимого до 150 градусов, диаметр труб – до 102 см.
- Распределительные.
Это менее значительные линии, цель которых – доставить горячую воду или пар к жилым зданиям и промышленным предприятиям. По сечению они могут быть различные, его выбирают в зависимости от проходимости энергии в сутки. Для многоквартирных домов и заводов используют обычно максимальные значения – они не превышают 52,5 см в диаметре. В то время как для частных владений жители обычно подводят небольшой трубопровод, который может утолить их нужды в тепле. Температурный режим обычно не превышает 110 градусов.
- Квартальные.
Это подтип распределительных. Они обладают теми же техническими характеристиками, но служат цели распределения вещества по зданиям одной жилой застройки, квартала.
- Ответвления.
Они предназначены для соединения магистрали и теплопункта.
По источнику тепла
Различают:
- Централизованные.
Исходная точка теплоотдачи – это крупная станция обогрева, которая питает весь город или большую его часть. Это могут быть ТЭЦ, большие котельные, атомные станции.
- Децентрализованные.
Они занимаются транспортированием от небольших источников – автономных теплопунктов, которые могут снабжать только маленькую жилую застройку, один многоквартирный дом, конкретное промышленное производство. Автономные источники питания, как правило, не нуждаются в участках магистралей, так как они находятся рядом с объектом, сооружением.
Этапы составления проекта теплосети
- Сбор исходных данных.
Заказчик предоставляет техническое задание проектировщику и самостоятельно или посредством сторонних организаций составляет список сведений, которые понадобятся в работе. Это количество теплоэнергии, которая требуется в год и ежесуточно, обозначение точек питания, а также условия эксплуатации. Здесь же могут находиться предпочтения по максимальной стоимости всех работ и используемые материалы. Первым делом в заказе должно быть указано, для чего необходима теплосеть – жилые помещения, производство.
- Инженерные изыскания.
Работы проводятся как на местности, так и в лабораториях. Затем инженер заполняет отчеты. В систему проверок включена почва, свойства грунта, уровень грунтовых вод, а также климатические и метеорологические условия, сейсмическая характеристика района. Для работы и оформления отчетности понадобится связка + + . Эти программы обеспечат автоматизацию всего процесса, а также соблюдение всех норм и стандартов.
- Проектирование инженерной системы.
На этой стадии составляются чертежи, схемы отдельных узлов, выполняются расчеты. Настоящий проектировщик всегда использует качественный софт, например, . Программное обеспечение предназначено для работы с инженерными сетями. С его помощью удобно проводить трассировку, создавать колодцы, указывать пересечения линий, а также отмечать сечение трубопровода и делать дополнительные отметки.
Нормативные документы, которыми руководствуется проектировщик – СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и приборов».
На этом же этапе оформляется строительная и проектная документация. Чтобы соблюсти все правила ГОСТ, СП и СНиП, необходимо пользоваться программой или . Они автоматизируют процесс заполнения бумаг по стандартам законодательства.
- Согласование проекта.
Сначала макет предлагают заказчику. В этот момент удобно использовать функцию 3D-визуализации. Объемная модель трубопровода нагляднее, в ней видны все узлы, которые не заметны на чертеже человеку, которые не знаком с правилами черчения. А для профессионалов трехмерный макет необходим, чтобы внести коррективы, предусмотреть нежелательные пересечения. Такой функцией обладает программа . В ней удобно составлять всю рабочую и проектную документацию, чертить и производить базовые расчеты, используя встроенный калькулятор.
Затем согласование должно пройти в ряде инстанций городской управы, а также пройти экспертную оценку независимым представителем. Удобно использовать функцию электронного документооборота. Особенно это актуально, когда заказчик и исполнитель находятся в разных городах. Вся продукция компании «ЗВСОФТ» взаимодействует с распространенными инженерными, текстовыми и графическими форматами, поэтому команда проектировщиков может использовать данное программное обеспечение для обработки данных, полученных из разных источников.
Состав типового проекта тепловой сети и пример теплотрасс
Основные элементы трубопровода в основном выпускаются изготовителями в готовом виде, поэтому остается только правильно расположить и смонтировать их.
Рассмотрим содержание деталей на примере классической системы:
- Трубы. Их диаметр мы рассмотрели выше в связи с типологией конструкций. А длина имеет стандартные параметры – 6 и 12 метров. Можно заказать индивидуальную нарезку на заводе, но стоить это будет значительно дороже.
Важно использовать новые изделия. Лучше применять те, которые выпускаются сразу с изоляцией. - Элементы соединения. Это колена под углом в 90, 75, 60, 45 градусов. В эту же группу входят: отводы, тройники, переходы и крышки на конец трубы.
- Запорная арматура. Ее предназначение – перекрытие воды. Замки могут находиться в специальных коробах.
- Компенсатор. Он требуется на всех участках поворота трассы. Они снимают связанные с давлением процессы расширения и деформации трубопровода.
Делайте проект теплосети качественно вместе с программными продуктами от «ЗВСОФТ».
Грамотное и качественное является одним из основных условий для быстрой сдачи объекта в эксплуатацию.
Тепловые сети предназначены для транспортирования тепла от источников тепла к потребителю. Тепловые сети относятся к линейным сооружениям и являются одними из самых сложных инженерных сетей. Проектирование сетей обязательно должен включать расчет на прочность и температурные деформации. Мы рассчитываем каждый элемент тепловой сети на срок службы не менее 25 лет (или другой по желанию заказчика) с учетом конкретной температурной истории, тепловых деформаций и количеству пусков остановок работы сети. Неотъемлемой частью проектирования тепловой сети должна быть архитектурно-строительная часть (АС) и железобетонные или металлические конструкции (КЖ, КМ), в котором разрабатываются крепления, каналы, опоры или эстакада (в зависимости от способа прокладки).
Тепловые сети подразделяются по следующим признакам
1. По характеру транспортируемого теплоносителя:
2. По способу прокладки тепловых сетей:
- канальные тепловые сети . Проектирование тепловых сетей канальных производят в случае необходимости защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов, поэтому проектирование тепловых сетей канальных применяется для теплоносителей с давлением до 2,2 МПа и температурой до 350°С. - бесканальная. При проектировании бесканальной прокладки трубопроводы работают в более тяжёлых условиях, так как они воспринимают дополнительную нагрузку грунта и при неудовлетворительной защите от влаги подвержены наружной коррозии. В связи с этим проектирование сетей таким способом прокладки предусматривается при температуре теплоносителя до 180°С.
- воздушные (надземные) тепловые сети . Проектирование сетей данным способом прокладки получил наибольшее распространение на территориях промышленных предприятий и на площадках, свободных от застроек. Надземный способ также проектируется в районах с высоким уровнем грунтовых вод и при прокладках по участкам с сильно пересечённым рельефом местности.
3. Применительно к схемам тепловые сети могут быть:
- магистральные тепловые сети . Тепловые сети, всегда транзитные, без ответвлений транспортирующие теплоноситель от источника тепла к распределительным тепловым сетям;
- распределительные (квартальные) тепловые сети . Тепловые сети, распределяющие теплоноситель по выделенному кварталу, подводящие теплоноситель к ответвлениям на потребителей.;
- ответвления от распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям . Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией.
Комплексное проектирование сетей в соответствии с проектной документацией
НТЦ Энергосервис
выполняет комплексные работы по , включая городские магистрали, внутриквартальные распределительные и внутридомовые сети. Проектирование сетей линейной части тепломагистралей выполняется с применением как типовых, так и индивидуальных узлов.
Качественный расчет тепловых сетей позволяет выполнить компенсацию тепловых удлинений трубопроводов за счет углов поворотов трассы и проверить правильность планово-высотного положения трассы, установки сильфонных компенсаторов и закрепления неподвижными опорами.
Тепловые удлинения теплопроводов при бесканальной прокладке компенсируются за счет углов поворотов трассы, которые образуют самокомпенсирующие участки П, Г,Z-образной формы, установки стартовых компенсаторов, закрепления неподвижными опорами. При этом на углах поворотов, между стенкой траншеи и трубопроводом устанавливаются специальные подушки из вспененного полиэтилена (маты), которые обеспечивают свободное перемещение труб при их температурных удлинениях.
Вся документация по проектированию тепловых сетей разрабатывается в соответствии со следующими нормативными документами:
СНиП 207-01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городов, посёлков и сельских населенных пунктов. Нормы проектирования сетей»;
- СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»;
- СНиП 41-02-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;
- СНиП 3.05.03-85 «Тепловые сети»(предприятие тепловых сетей);
- ГОСТ 21-605-82 «Тепловые сети (тепломеханическая часть)»;
- Правила подготовки и производства земляных работ, устройства и содержания строительных площадок в городе Москве, утверждённых постановлением правительства г.Москвы №857-ПП от 07.12.2004г.
- ПБ 10-573-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».
В зависимости от условий участка строительства, проектирование сетей может быть сопряжено с переустройством существующих подземных сооружений, мешающих строительству. Проектирование тепловых сетей и реализация проектов предусматривает работу с применением двух изолированных стальных трубопроводов (подающий и обратный) в специальных сборных или монолитных каналах (проходных и непроходных). Для размещения отключающих устройств, спускников, воздушников и другой арматуры проектированием тепловых сетей предусматривается сооружение камер.
При проектировании сетей и их пропускной способности, актуальны проблемы бесперебойной работы гидравлических и тепловых режимов. Осуществляя проектирование тепловых сетей, специалисты нашей компании используют самые современные методы, что позволяет нам гарантировать хороший результат и долговечную работу всего оборудования.
Осуществляя , необходимо опираться на множество технических нормативов, нарушение которых может привести к самым негативным последствиям. Мы гарантируем соблюдение всех норм и правил, регламентированной различной технической документацией, описанной выше.
