Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

Часовой график расхода теплоты на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха строится по двум точкам. Первая точка - это расход теплоты при расчетной температуре наружного воздуха; вторая - равная нулю при температуре наружного воздуха, сходной с температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий. Линия графика будет представлять собой прямую линию. Отопление прекращается при t_Н = +8 ⁰С. Расход теплоты при температурах более высоких, чем +8 ⁰С, на графике будет показан условно. Аналогично строится часовой график расхода теплоты на вентиляцию. Линия графика будет представлять собой тоже прямую линию.

Часовой график расхода теплоты на горячее водоснабжение для зимнего периода изображается двумя линиями, параллельными оси абсцисс (максимальный и средний расход теплоты). Для летнего периода при t_Н  +8 ⁰С строится только линия максимального летнего расхода теплоты, которая также параллельна оси абсцисс. Построение графиков ведут по [6,7,11].

3. Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды.

В данном проекте теплоснабжения района города предусматривается одновременная подача теплоты по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Режим отпуска теплоты от ТЭЦ определяется по [1, п.4] в зависимости от отношения среднечасовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной на отопление.

Базовый график качественного регулирования по отопительной нагрузке строится по [8, стр.156-162]. При этом методе регулирования температура воды в подающей магистрали тепловой сети при высоких наружных температурах (t_Н  +8 ⁰С) сохраняется постоянной и равной 70 ⁰С для закрытых систем и 60 ⁰С для открытых систем. Температура обратной воды от систем отопления в этом диапазоне также принимается постоянной и равной температуре воды в обратной магистрали в точке излома графика. При температуре наружного воздуха t_Н  +8 ⁰С температура воды в обратной магистрали теплосети принимается согласно [1, п.5.4] равной 30 ⁰С.

Для регулирования отпуска теплоты на вентиляцию в закрытых и открытых система теплоснабжения следует предусматривать дополнительное местное регулирование вентиляционной нагрузки «по воде» с определением в характерных точках температуры воды после калориферов и построением графика температуры обратной воды и расхода в интервале наружных температур от t_НП до +8 ⁰С. Построение графиков вести по [6,7]. В закрытых системах теплоснабжения выбор схемы включения подогревателей горячего водоснабжения производится по [1, п.11.7; 3, п.3.14].

Параллельная схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения принимается всегда при наличии у потребителей аккумуляторов теплоты. График температур и расходов воды строится для трех диапазонов: 1 диапазон при t_Н +8 ⁰, 2 диапазон – при +8 ⁰ t_Н t_НП, третий диапазон – при t_Н t_НР. В 1-ом диапазоне температура воды в подающей магистрали теплосети равна Т_1П, а в обратной магистрали согласно [1, п. 5.4] Т_2Л=30 ⁰ С. Температура обратной воды на выходе из подогревателя Т_2ГВ,Л принимается на 5-10 ⁰С ниже Т_2Л. Во 2-ом диапазоне температуры воды в подающей и обратной магистралях теплосети принимаются равными Т_1О,П и Т_2О.П по отопительно-бытовому графику, а температура воды на выходе из подогревателя горячего водоснабжения принимается согласно [1, п.5.4] Т_2ГВ=30 ₀С. В 3-ем диапазоне при низких наружных температурах осуществляют количественное регулирование нагрузки горячего водоснабжения с помощью регулятора температуры. Температура обратной воды в этом диапазоне определяется по [6 или 7]. Расход сетевой воды на нужды горячего водоснабжения определяется после определения температур во всех диапазонах по [1, п.5.2,5.4; 6, стр.109; 7, стр.81, пример 4.9]. Принципиальную схему ЦТП принять по [3,рис.7, п. 3,19] с учетом дополнительно установленных баков-аккумуляторов.

Для двухступенчатой смешанной схемы включения подогревателей горячего водоснабжения графики температур строятся по [8,cтр.163]. Принципиальную схему ЦТП принять по [3, рис.2, п.3.15].

В открытых системах теплоснабжения если на вводе отсутствует регулятор расхода и применяется обычный отопительно-бытовой график необходимые расходы воды на ввод определяются по [1, п.5.2] с учетом максимального расхода воды на горячее водоснабжение [7, стр.85, пример 4.11]. Если у абонента установлены аккумуляторы теплоты, то учитывается средний расход воды на ввод.

С целью обеспечения постоянного расхода теплоносителя и экономии электроэнергии на его перекачку, а также для уменьшения «перетопов» при центральном качественном регулировании отпуска тепла применяют графики связанного регулирования разнородной тепловой нагрузки: для закрытой системы теплоснабжения – повышенный график, для открытой системы - скорректированный график. Расчет графика зависит не только от метода регулирования режима отпуска теплоты, но и от схемы системы теплоснабжения (открытая или закрытая), а также от схемы присоединения местных систем горячего водоснабжения и отопления на вводе в здания.

Повышенный график в закрытой системе применяется при последовательном включении местных подогревателей горячего водоснабжения. Для осуществления этого метода регулирования требуется установка на вводе двух регуляторов: температуры воды горячего водоснабжения и расхода сетевой воды на перемычке у подогревателя верхней ступени. Расчет графика ведется по [6, стр.113; 7,стр.74; 11, стр.112]. Принципиальную схему ЦТП принять по [3,рис.8, п.3.19]. В открытой системе методика расчета графика и определение расхода воды на ввод зависит от наличия регулятора расхода РР. Методика расчета графика приведена в [6, стр.118; 7, стр.87, пример 4.12].

После определения расходов воды и температур обратной воды после теплопотребляющих установок необходимо построить график средневзвешенной температуры воды в обратной магистрали теплосети и суммарный расход сетевой воды в тепловой сети. Пример расчета для параллельной схемы присоединения подогревателей [7, стр.84, пример 4.10].

4. Построить годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

Годовой график продолжительности расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится по часовым графикам расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и по длительности стояния различных температур наружного воздуха в течение отопительного сезона. Число часов стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период приведено в [8,таб.1.3].

В летний период, который в теплоснабжении условно определятся периодом с наружными температурами выше +8°С, работает из трех основных нагрузок только горячее водоснабжение. Нагрузка горячего водоснабжения принимается равной среднему значению соответственно для зимнего и летнего периодов. Часовые графики тепловых нагрузок и график по продолжительности строятся на одном листе миллиметровки. По центру листа размещается ось расчетных тепловых нагрузок (ось ординат). По оси абсцисс вправо от оси координат откладывают продолжительность отопительного периода, а влево – температуру наружного воздуха.

Рекомендуется следующий порядок построения график. Вначале строится график отопительной нагрузки справа от оси ординат: по оси ординат при t_НР откладывается Q_НР. Эта точка соединяется прямой линией с точкой t_В=18 ⁰С на оси абсцисс. На нее накладывается вентиляционная нагрузка таким же методом. Линия вентиляционной нагрузки будет одновременно и линией суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки. Линию нагрузки горячего водоснабжения для зимнего периода проводят параллельно линии суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки в диапазоне температур от t_НР до t = +8 ⁰C. В диапазоне наружных температур выше +8 ⁰С график нагрузки горячего водоснабжения проводится параллельно оси абсцисс. После построения часовых графиков тепловых нагрузок приступают к построению годового графика. Годовой график продолжительности тепловой нагрузки строится справа от оси ординат. Перед построением графика необходимо заполнить таблицу 3. Таблица заполняется по [8, табл.1.3].

Таблица 3.

Тем-ный диапазон, 0С	-50 -40	-40 -30	-30 -20	-20 -10	-10 0	0 +8	+80 и выше
ni
å ni

Порядок построения графика следующий. При данной текущей температуре наружного воздуха, соответствующей концу температурного диапазона из табл.3, подняться вертикально вверх до линии суммарного расхода теплоты. Из точки пересечения провести горизонтальную прямую вправо до вертикальной линии, соответствующей å n_i этого же диапазона из табл.3. Пример построения графиков часового и годового расходов теплоты смотри в [6; 7, стр.70].

5. Разработать принципиальную схему теплоснабжения, в том числе схему нагрева воды на ТЭЦ и схему подпитки сети.

При выборе схемы теплоснабжения следует проанализировать параметры теплоносителей технологических нагрузок, установить возможность покрытия технологических нагрузок теплоносителем водой.

В принципиальной схеме теплоснабжения должны быть изображены все виды основного оборудования ТЭЦ, ЦТП или абонентского ввода: энергетические или пиковые котлы, паровые турбины с электрогенераторами, основные подогреватели, деаэраторы, сетевые, питательные, конденсатные и подпиточные насосы, РОУ, регуляторы и т.д.

На принципиальной схеме теплоснабжения кроме оборудования станции с трубопроводами изображают принятую в проекте схему ЦТП или при открытой схеме теплоснабжения – абонентского ввода. При составлении принципиальной схемы теплоснабжения руководствуются [9, стр.314; 11, стр.52].

К вычерчиванию схемы следует перейти после подбора и расчета основного оборудования, количество и номенклатура которого должны быть отражены на схеме.

6. Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей.

Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей производится согласно [1,2,5,8].

7. Произвести гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ.

Перед началом расчета необходимо выполнить трассировку теплосети. При выборе трассы теплосети следует руководствоваться следующим: трассу желательно прокладывать по наименее загруженным городским улицам, чтобы в меньшей степени стеснять уличное движение в период строительства и ремонта. При выборе трассы следует стремиться к минимальной длине трубопровода и колодцев. Рекомендации по выбору трассы теплосети смотри [5]. На синьку задания наносят тепловую сеть с по парными ответвлениями к кварталам. В целях экономии капитальных затрат сеть прокладывают не по каждой улице, а через улицу. Находят главную магистраль (наиболее протяженная или наиболее нагруженная линия). Величина гидравлических потерь давления для главной магистрали является максимальной по сравнению с гидравлическими потерями других направлений тепловой сети, поэтому эта величина является для всей тепловой сети расчетной. Она также определяет напор сетевых насосов. Гидравлический расчет начинают с составления расчетной схемы главной магистрали и всех ответвлений. Расчетную схему изображают без масштаба: на ней в виде стрелок наносят ответвления к кварталам, указывают номера расчетных участков, их длины по масштабу генплана, а также расчетные расходы воды на участках и ответвлениях (после заполнения таблицы 5).

Для гидравлического расчета необходимо рассчитать расходы теплоносителя на каждый квартал: максимальные на отопление и вентиляцию, среднечасовые и максимальные на горячее водоснабжение, а также суммарные расходы. Расходы теплоносителя определяются согласно [1]. Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.

Таблица 4.

Расходы теплоносителя по кварталам, т/ч

№ п/п
1	2	3	4	5	7
Итого:

При определении расходов теплоносителя расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается по вариантам заданий.

По итогам таблицы 4 составляют таблицу расходов воды по участкам сети 5. Суммарный расчетный расход воды на каждом участке сети определяется по [1, п. 5.3] в зависимости от принятого графика регулирования отпуска теплоты.

Таблица 5.

Расходы теплоносителя по участкам сети, т/ч

№ уч-ка
1	2	3	4	5	6	7
Итого:

После определения расходов теплоносителя по участкам сети приступают к гидравлическому расчету главной магистрали тепловой сети и ближайшего ответвления.

На основе расчетной схемы производят гидравлический расчет, принимая для главной магистрали удельные потери напора в пределах 5-8 мм вод. ст., а для ответвлений – до 30 мм вод. ст. Подбор диаметров труб участков теплосети производят в зависимости от расчетных расходов воды на участке и удельных потерь напора по таблицам или номограммам, составленным для труб с коэффициентом эквивалентной шероховатости K_э=0,5 мм [5,6,8,9,10,11].

Потери напора в местных сопротивлениях при расчете учитываются введением дополнительных эквивалентных длин на участках сети. Расстояния на участках между неподвижными опорами, в зависимости от типа компенсаторов, способа прокладки и диаметра трубопровода определяются по [5,8,9,12]. По этому расстоянию определяется количество тепловых камер УТ и К – компенсаторов. Тип компенсаторов выбирается в зависимости от диаметров трубопроводов и места прокладки трубопроводов согласно [1,5]. Сальниковые компенсаторы требуют для ремонта и обслуживания установки смотровых камер, поэтому их следует размещать попарно. Расстояние между секционирующими задвижками на главной магистрали определяется по [1]. Их размещают в камерах с ответвлениями.

При занесении местных сопротивлений в таблицу гидравлического расчета используют условные обозначения:

	– задвижка;
	– поворот теплотрассы;
	– односторонний сальниковый компенсатор;
	– двухсторонний сальниковый компенсатор;
	– смена сечения трубопровода;
	– тройник на проход;
	– тройник на поворот;
	– П-образный компенсатор.

Как в открытой, так и в закрытой системах теплоснабжения диаметры подающих и обратных трубопроводов принимаются одинаковыми. Методика гидравлического расчета этих систем одинакова. Потери напора на участке теплосети определяются как:

, м вод.ст.

Результаты гидравлического расчета заносятся в таблицу 6 (для закрытой системы теплоснабжения) и в таблицу 7 (для открытой системы теплоснабжения).

Таблица 6

Гидравлический расчет тепловой сети

№ уч-ка	Gi т/ч	Li м	DУ мм	Ri мм. вод ст.	Тип и кол-во местных сопротивлений	Lэкв м	мм вод ст	м вод. ст.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Зимний режим
Летний режим

Для открытой системы теплоснабжения согласно [1, п. 5.17] дополнительно рассчитываются два режима: максимальный из подающей магистрали и максимальный из обратной магистрали.

Таким образом, для закрытой системы теплоснабжения рассчитывается два гидравлических режима: зимний и летний, а для открытой системы теплоснабжения четыре: три зимних – ночной при отсутствии водоразбора (расходы воды в подающей и обратной магистралях одинаковы и равны суммарному отопительно-вентиляционному расходу), максимальный водоразбор из подающей магистрали (расходы воды в подающей и обратной магистрали определяются по [1, п.5.17].