Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Общие указания
• 2. Разработка горячего водоснабжения
• 3. Предварительный вероятностный расчет разводящих трубопроводов
• 4. Определение потерь тепла и циркуляционных расходов в разводящих трубопроводах
• 5. Гидравлический расчет разводящих трубопроводов
• 6. Гидравлический расчет циркуляционных трубопроводов главной ветви
• 7. Определение расходов воды и теплоты на ГВС
• 8. Подбор водомера и определение его гидравлического сопротивления
• 9. Система отопления здания
• 10. Выбор теплогенератора
• 11. Тепловые нагрузки
• 12. Объемно-планировочные и конструктивные решения
• 13. Подбор сетевых (циркуляционных) насосов первичного контура и насосов ГВС
• 14. Водоподготовка
• 15. Технологические трубопроводы
• 16 Трубопроводы жидкого топлива
• 17. Тепловая изоляция
• 18. Аккумулирование
• 19. КИП и автоматика
• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б


ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте был решен комплекс вопросов автономного теплоснабжения (АТС) жилого здания. Была разработана секционная циркуляционная система горячего водоснабжения (СГВ) жилого здания и пристроенная к зданию автономная котельная.

Исходными данными курсового проекта являются населенный пункт, план секции типового жилого здания, число секций и этажей в здании, среднее число жильцов в здании, вид топлива теплогенератора.

Основное внимание в данном проекте было уделено конструктивной разработке и гидравлическим расчетам внутридомовой секционной системе горячего водоснабжения, подбору насосов, бака-аккамулятора и подогревателя горячего водоснабжения, подбору генератора тепла, вспомогательного оборудования и разработке тепловой схемы пристроенной автономной котельной.

Курсовой проект выполнен в соответствии с действующими строительными нормами и правилами, техническими условиями и основными положениями по проектированию, монтажу и эксплуатации систем теплогазоснабжения жилых и общественных зданий.

А также были теоретически рассмотренны разделы, такие как водоподготовка и автоматизация.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ) и альбома чертежей.



1. Общие указания

Автономная система теплоснабжения (АТС) состоит из теплогенератора (котла), водоподогревателя ГВС, циркуляционного насоса СГВ и сетевого насоса системы отопления, системы водоочистки, системы отопления и СГВ здания.

В проекте разработана система АТС в виде пристроенной к жилому зданию котельной.

Автономные котельные по размещению подразделяют на:

- отдельно стоящие;

- пристроенные к зданиям;

- встроенные в здания;

- крышные.

Тепловые мощности встроенных, пристроенных и крышных котельных не должна превышать потребности в теплоте того здания, для теплоснабжения которого она предназначена.

Не допускается встраивать котельные в жилые многоквартирные здания.

Для жилых зданий допускается устройство крышных и встроенных котельных с применением водогрейных котлов с температурой воды до 115 єС. При этом тепловая мощность (производительность) котельных не должна быть более 3,0 МВт. Не допускается проектирование котельных, непосредственно примыкающих к жилым зданиям со стороны входных подъездов и участков стен с оконными проемами, где расстояние от внешней стены котельной до ближайшего окна жилого помещения менее 4 м по горизонтали, а расстояние от перекрытия котельной до ближайшего окна жилого помещения менее 8 м по вертикали. Также котельную не допускается размещать смежно, под и над помещениями с одновременным пребыванием в нем более 50 человек.

Общая тепловая мощность автономных котельных не должна превышать:

- 3,0 МВт - для крышных и встроенных котельных с котлами на жидком и газообразном топливе;

- 1,5 МВт - для встроенных котельных с котлами на твердом топливе.

Общая тепловая мощность пристроенных котельных не ограничивается.

Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельных должны определяться для трех режимов:

- максимального - при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;

- среднего - при температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц;

- летнего.

Указанные расчетные температуры наружного воздуха принимают в соответствии со СНиП 23-01и СНиП 2.04.05.

Расчетную теплопроизводительность автономной котельной определяют суммой расходов теплоты на отопление и вентиляцию при максимальном режиме и тепловых нагрузок на ГВС в среднем режиме.

2. Разработка горячего водоснабжения

Установка для нагрева воды размещается в автономной котельной.

Трубопроводы СГВ делятся на магистрали, ответвления, стояки и подводки к водоразборной арматуре. С целью защиты от коррозии трубопроводы следует проектировать из стальных оцинкованных или металлополимерных труб. Соединения труб предусмотреть на резьбе или на сварке.

Внутриквартальные сети прокладывают под землей в непроходных каналах или в подвалах и технических подпольях зданий. Подающие (разводящие) трубопроводы ведут справа, а циркуляционные - слева по ходу движения воды от пристроенной котельной к зданиям.

Системы ГВ в зданиях проектируют с нижней разводкой магистралей, что позволяет не прекращать водоснабжение нижних этажей здания при недостаточном давлении воды. Горизонтальные магистрали внутридомовой сети прокладывают в подвалах или технических подпольях, обычно под потолком (на кронштейнах вдоль внутренних стен). Для обеспечения выпуска воздуха и спуска воды трубопроводы ведут с уклоном не менее 0,002. Для спуска воды из системы в нижних её точках также устанавливают патрубки с запорной арматурой (вентилями) или тройники с пробками (на трубопроводах небольших диаметров). Выпуск воздуха возможен через присоединенные к верхней части стояков водоразборные приборы верхних этажей.

Стояки прокладывают по вспомогательным помещениям, а в жилых зданиях - в санузлах. Как правило, в туалете устраивают специальную закрытую шахту, в которой располагают стояки. Стояки ГВ устанавливают в шахте справа по отношению к стоякам холодной воды. Горизонтальную разводку труб от стояков к водоразборным приборам следует вести у пола; трубопровод холодной воды должен быть на 100-150 мм выше уровня чистого пола, а горячей воды - на 100 мм выше водопровода. Подводки горячей и холодной воды к водоразборным приборам обычно выполняют из труб с условным диаметром 15 мм. Смеситель ванны устанавливают на высоте 1 м от пола до его центра, а смеситель мойки - в кухне, на высоте 1,1 м от пола.

В ванных и душевых комнатах предусматриваются постоянно обогреваемые полотенцесушители, которые в соответствии с нормами должны зимой и летом в этих помещениях поддерживать температуру около 25^оС. Обычно условный диаметр полотенцесушителя составляет 25 мм, 32 мм или 40 мм, а длина 2-2,5 м. В зависимости от системы ГВ полотенцесушители присоединяют к циркуляционным или подающим водоразборным стоякам. В жилых многоэтажных зданиях полотенцесушители, как правило, присоединяют к водоразборным стоякам.

Схемы стояков для систем горячего водоснабжения, обслуживающих здания в настоящее время, как правило, объединяют трубопроводы водоразборных и циркуляционных стояков в секционные узлы. При этом в каждой секции водоразборные стояки закольцовывают сверху перемычками и присоединяют их к общему циркуляционному стояку. Перемычку прокладывают по нежилым помещениям. Для унификации и индустриализации строительства водоразборные стояки по всей высоте здания выполняют из труб одного диаметра (обычно 20 мм, 25 мм или 32 мм). Диаметр перемычки принимают равным диаметру водоразборных стояков. Общий циркуляционный стояк ведут через вспомогательные помещения (как правило, шахту). Для увязки потерь давления в секционных узлах циркуляционный стояк может составляться из труб разного диаметра.

В качестве запорной арматуры для отключения участков трубопроводов в системах ГВ используют бронзовые или латунные краны и вентили (при диаметре трубопроводов до 40 мм) и чугунные задвижки (при их диаметре 50 мм и более). Такую арматуру устанавливают на ответвлениях трубопровода к секционным узлам, отдельным зданиям, в каждой квартире или помещении, в котором есть водоразборные приборы, а также у оснований и в верхней части одиночных подающих и циркуляционных стояков в зданиях высотой 3 этажа и более. Обратные клапаны, пропускающие воду только в одном направлении, размещают на линии холодного водопровода и на циркуляционной линии (перед подогревателем).

Дросселирующие диафрагмы (шайбы), используемые для увязки потерь давления в циркуляционных системах ГВС, выполняют из латуни или нержавеющей стали. Толщина диафрагмы в зависимости от диаметра трубы обычно 2_3 мм. Диаметр отверстия шайбы во избежание засорения накипью и шламом должен быть не менее 10 мм. Если по расчету диаметр шайбы получается менее 10 мм, то можно вместо шайбы предусмотреть установку кранов для регулирования давления (эти краны недопустимо использовать в качестве запорной арматуры).

Тепловая изоляция необходима для подающих и циркуляционных трубопроводов (включая и стояки), кроме подводок к водоразборным приборам. Её можно исключить для стояков и закольцовывающих перемычек, прокладываемых открыто через отапливаемые помещения, например кухни, коридоры, лестничные клетки (по эстетическим соображениям). Тепловую изоляцию, как правило, устраивают из минераловатных матов толщиной 30 мм для труб условным диаметром до 125 мм и толщиной 40 мм для труб диаметром более 125 мм. В качестве покровного слоя теплоизоляционной конструкции обычно применяют стеклоткань и рубероид.

Рисунок 1 - Схема СГВ



3. Предварительный вероятностный расчет разводящих трубопроводов

Количество горячей воды определяют в соответствии с требованиями [1].

Расход горячей воды одним водоразборным прибором, л/с, принимают по [1], причем если предусмотрена установка различных водоразборных приборов, то значение берут для прибора, имеющего наибольший расход воды. В данном курсовом проекте это смеситель ванны, для которого = 0,2 л/с.

Норму расхода горячей воды , л, одним потребителем в час наибольшего водопотребления принимают также [1]. Например, для ванны длиной 1500-1700 мм, равна 10 л/ч.

Ориентировочно находим общее количество водоразборных приборов , для здания по формуле

(1)

где n₁ - число квартир в секции одного этажа;

n₂ - число секций в здании;

n₃ - число этажей в здании;

n₄ - количество водоразборных приборов в квартире.

= 3 ? 2 ? 7 ? 3 = 126;

Затем определяем количество потребителей горячей воды U в здании:

, (2)

где n₅ - число жилых помещений в секции одного этажа.

U = (6 + 1) ? 2 ? 7 = 98;

Далее рассчитываем вероятность действия P водоразборных приборов СГВ для отдельного здания по формуле

(3)

где - норма расхода горячей воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления, л/ч;

U - количество потребителей горячей воды в здании;

- расход горячей воды одним водоразборным прибором, л/с;

- общее количество водоразборных приборов.

P = = 0,01;

В заключение определим секундные расходы горячей воды на расчетных участках по формуле

(4)

где - безразмерная величина, принимаемая в зависимости от количества водоразборных приборов, соответствующих ему, и вероятности действия водоразборных приборов Р, данные значения принимаются по [2].

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

При подборе диаметров трубопроводов имеются ограничения скорости движения воды: в разводящих трубопроводах до 1,3 м/с; в подводящих к приборам трубопроводах до 2,0 м/с.

Величины диаметров трубопроводов d, скорости движения воды v и удельных потерь давления на трение R для стальных трубопроводов определяют по [2].

Таблица 1 - Предварительный гидравлический расчет разводящих трубопроводов

Номер участка	N	NP		, л/с	dу, мм	v, м/с	R, Па/м
a - b	1	0,01	0,202	0,202	15	1,7	11000
b - c	2	0,02	0,219	0,219	15	1,75	11500
c - 10	3	0,03	0,237	0,237	15	1,8	12000
10-9	3	0,03	0,237	0,237	20	0,9	1800
9-8	6	0,06	0,292	0,292	20	1,3	3000
8 - 7	9	0,09	0,331	0,331	25	0,9	1000
7 - 6	12	0,12	0,361	0,361	25	0,91	1100
6 - 5	15	0,15	0,399	0,399	25	0,92	1200
5 - 4	18	0,18	0,43	0,43	25	0,93	1300
4 - 3	21	0,21	0,458	0,458	25	1,3	2300
3 - 2	42	0,42	0,624	0,624	32	0,85	650
2 - 1	63	0,63	0,755	0,755	32	0,90	500
1 - Т	126	1,26	1,105	1,105	32	0,95	550

4. Определение потерь тепла и циркуляционных расходов в разводящих трубопроводах

Циркуляционный расход в системе , кг/с, учитывается для компенсации теплопотерь и находится по формуле

, (5)

где - сумма всех теплопотерь соответствующего циркуляционного контура системы ГВС, Вт;

с - теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/кг^.С;

- перепад температур (обычно =10С).

В этой таблице расчетными являются объединенные участки стояков, имеющие одинаковые диаметры, и участки магистральных трубопроводов.

Среднюю температуру теплоносителя t_ср. принимаем ориентировочно, согласно [1].

Удельные потери неизолированных труб определяем в зависимости от диаметра трубопровода и разности температур (t_ср.-) по [2]. Тепловая изоляция учитывается в расчетах коэффициентом . Если трубопровод стояка не изолирован, то =0, в противном случае =0,7. Потери тепла с учетом тепловой изоляции, Вт, определяются по формуле

; (6)

где - удельные потери неизолированных труб, Вт/м;

l - длина участка, м;

- коэффициент, учитывающий изоляцию труб.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Определение потерь тепла и циркуляционных расходов

№ участка	dу, мм	tср., oC	to, oC	t, oC	Вт/м	l, м	Вт	1-	Вт	Вт	qcir, кг/с
Стояк 1
10 - 8	20	55	20	35	27	12	324	0,65	210,6	210,6
8 - 4	25	55	20	35	38,5	24	924	0,65	600,6	811,2
4 - 3	25	55	5	50	79	9	711	0,3	213,3	1024,5	0,02
Стояк 2									1024,5	2049
3 - 2	32	56	5	51	96,6	6	579,6	0,3	173,9	2222,9	0,05
Стояк 3									1024,5	1024,5
2 - 1	32	58	5	53	103,8	1	103,8	0,3	31,4	3247,4	0,08
Секция 2									3104,9	3278,8
1 - Т	32	60	5	55	111	21	2331	0,3	699,3	3978,1	0,09

5. Гидравлический расчет разводящих трубопроводов

Суммарные расходы воды являются определяющими для проведения окончательного гидравлического расчета главной ветви СГВ.

В окончательном расчете скорость воды допускается не выше 1,5 м/с в стояках и магистралях и не выше 2,5 м/с в подводках к приборам.

Потери напора на участке, Па, определяются по формуле

, (7)

где R - удельные потери напора на трение, Па/м;

l - длина участка трубопровода, м;

k_М - коэффициент местных потерь давления (для подающих трубопроводов - 0,2; для трубопроводов в пределах пристроенной котельной - 0,5; для водоразборных стояков без полотенцесушителей - 0,1; для водоразборных стояков с полотенцесушителями - 0,5).

Результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Окончательный гидравлический расчет разводящих трубопроводов СГВ

№ участка	qh, л/с	qcir, кг/с	q h,cir, кг/с	dу, мм	v, м/с	R, Па/м	l, м	kм	, Па	, Па
a - b	0,202	-	0,202	15	1,7	11000	2	0,5	33000	33000
b - c	0,219	-	0,219	15	1,75	11500	1	0,5	17250	50250
c - 10	0,237	-	0,237	15	1,8	12000	1	0,5	18000	68250
10-9	0,237	0,02	0,239	20	0,9	1800	6	0,5	16200	84450
9-8	0,292	0,02	0,294	20	1,3	3000	6	0,5	27000	111450
8 - 7	0,331	0,02	0,333	25	0,9	1000	6	0,5	9000	120450
7 - 6	0,361	0,02	0,363	25	0,91	1100	6	0,5	9900	130350
6 - 5	0,399	0,02	0,419	25	0,92	1200	6	0,5	10800	141150
5 - 4	0,43	0,02	0,432	25	0,93	1300	6	0,5	11700	152850
4 - 3	0,458	0,02	0,46	25	1,3	2300	9	0,2	24840	177690
3 - 2	0,624	0,05	0,629	32	0,85	650	6	0,2	4680	182370
2 - 1	0,755	0,08	0,835	32	0,9	500	1	0,2	600	182970
1 - Т	1,105	0,09	1,195	32	0,95	550	21	0,5	17325	200295

Увеличение потерь напора от эксплуатационного зарастания труб принимается во внимание в окончательном расчете (коэффициент 1,2).

6. Гидравлический расчет циркуляционных трубопроводов главной ветви

В данной части расчета рассматриваем режим циркуляции при отсутствии водоразбора.

Диаметры d для разводящих трубопроводов расчетных участков принять по [2], а диаметры циркуляционных участков - на один или два размера меньше, чем диаметры соответствующих им разводящих трубопроводов.

Результаты расчета приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Гидравлический расчет СГВ в циркуляционном режиме

№ участка	qcir, кг/с	dу, мм	v, м/с	R, Па/м	l, м	kм	Па	tср., oC	to, oC	t, oC	, Вт/м	Вт
Т - 1	0,09	32	0,34	100	18	0,5	2700
1 - 2	0,08	32	<0,01	3	1	0,2	3,6
2 - 3	0,05	32	<0,01	14	6	0,2	100,8
3 - 4	0,02	25	<0,01	7	9	0,2	75,6
4 - 5	0,02	25	<0,01	7	6	0,2	50,4
5 - 6	0,02	25	<0,01	7	6	0,2	50,4
6 - 7	0,02	25	0,13	25	6	0,2	180
7 - 8	0,02	25	0,13	25	6	0,2	180
8 - 9	0,02	20	0,13	25	6	0,2	180
9-10	0,02	20	0,13	25	6	0,2	180
10-11	0,01	15	<0,1	250	7	0,2	2100	55	20	35	46,6	46,6
11-12	0,01	15	<0,1	250	9	0,1	2475	54	10	65	140	186,6
12-13	0,05	20	<0,1	80	17	0,1	1496	53	20	33	134	320,6
13-14	0,05	25	<0,1	80	6	0,2	576	51	5	46	72,7	393,3
14-15	0,09	32	0,14	750	18	0,5	20250	50	5	45	258	651,3

Если циркуляционный стояк является групповым для нескольких разводящих стояков каждой секции здания, то при этом его расчетный расход - суммарный расход всей группы разводящих стояков, присоединенных к нему.

Диаметры этих трубопроводов следует назначить так, чтобы суммарные потери напора при циркуляционном расходе были в пределах 30000 Па.

Для окончания гидравлического расчета нужно выполнить увязку системы, увязка необходима для рационального распределения потоков воды по всем циркуляционным контурам здания. Расчет невязки начинаем со сравнения самого удаленного стояка с ближайшим. Значения потерь давления берутся из таблицы 4. В случае если невязка (ц) меньше 10 % то расчет заканчиваем в противном случае т.е. если больше 10 % то устанавливаем диафрагму.

Невязку между стояками Р1 и Р3 (рисунок 1) определяем по формуле

(8)

где - суммарные потери давления на рассматриваемом дальнем циркулирующем кольце, Па;

- суммарные потери давления на рассматриваемом ближнем циркулирующем кольце, Па.

Невязка в пределах нормы.

поэтому расчет диаметра диафрагмы и напора по формулам:

(9)

(10)

в данном проекте не производится.

7. Определение расходов воды и теплоты на ГВС

Вероятность использования водоразборных приборов в системе горячего водоснабжения в час наибольшего водопотребления устанавливается по формуле

, (11)

где P - вероятность действия водоразборных приборов, определенная по формуле (3);

К_u - коэффициент использования водоразборных приборов в час наибольшего водопотребления, принимаемый по [1], для прибора с наибольшим расходом воды. В данном курсовом проекте для смесителей ванн принимаем К_u = 0,28.

= 0,04;

Расход горячей воды в час наибольшего водопотребления:

(12)

где - расход горячей воды одним водоразборным прибором (смесители для ванны), равный 0,2 л/с;

K_и - коэффициент использования водоразборных приборов в час наибольшего водопотребления, равный 0,28;

- безразмерная величина, зависящая от числа приборов N и вероятности их использования в час наибольшего водопотребления, определяемая по [2].

м³/ч;

Максимальный расход тепла, Вт, определяется по формуле

Q_hmax = (13)

где - расход горячей воды в час наибольшего водопотребления, м³?ч;

- объемный вес воды, кг/м³;

с - теплоемкость воды, 4,187 кДж/кг^.С;

- средняя температура горячей воды в трубопроводах водоразборных стояков (для закрытых систем теплоснабжения =55С, для открытых систем =65С);

- температура холодной воды в сети водопровода (5С);

- потери теплоты в разводящих трубопроводах, ранее определенные по таблице 2;

- потери теплоты в циркуляционных трубопроводах, ранее определенные по таблице 2.

Q_hmax =

121,7кВт

Средний часовой расход теплоты, Вт, определяется по формуле

(14)

где - период потребления горячей воды, 24 ч;

- средний часовой расход горячей воды, м³/ч, определяемый по формуле

(15)

где - число жителей в здании;

- норма расхода горячей воды в сутки наибольшего водопотребления, принимаемая по [1]. В данном курсовом проекте принимаем =120 л/сут.

24,5кВт

м³.

8. Подбор водомера и определение его гидравлического сопротивления

Счетчик воды (водомер) для горячего водоснабжения устанавливается на трубопроводе холодной воды, перед подогревателем. Подбор его ведется по [2].

В зависимости от номинального расхода, выбираем крыльчатый счетчик воды УВК с калибром 20 мм.

Потерю давления в водомере, кПа, определяют по формуле

(16)

где - сопротивление водомера, (кПа^.с²)/кг², по [2];

G_hm - расход нагреваемой воды , кг/ч.

При расчетах допускают потерю напора в крыльчатых водомерах до 0,025 МПа, в турбинных - до 0,01 МПа.

9. Система отопления здания

В данном курсовом проекте система отопления не рассчитывается.

Гидравлические потери в системе отопления здания условно принять равными 150 кПа (15 м в. ст.).



10. Выбор теплогенератора

В курсовом проекте для пристроенной к зданию котельной применяют двухконтурные котлы, предназначенные как для отопления, так и для ГВС.

Количество котлов устанавливается не менее двух так как в случае выхода из строя одного котла, оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты на отопление и ГВС здания.

Современные котлы должны удовлетворять следующим требованиям:

- высокий к.п.д. (у газовых и жидкотопливных - до 90 - 92 %, у электрических - до 95 - 98 %, у твердотопливных не менее 80 %);

- надежность в работе (полный срок службы 20 лет);

- высокий уровень систем автоматизации систем АТС;

- экономичность и экологичность;

- функциональные возможности;

- возможность отведения дымовых газов;

- материал котла: сталь или чугун.

Выбор теплогенератора далее будет произведен по приложению 6 на твердом топливе в зависимости от рассчитанной тепловой нагрузки.

11. Тепловые нагрузки

Расчетная производительность автономной котельной, пристроенной к жилому дому определяется суммой расходов тепла на отопление при максимальном режиме (Q_omax) и расходов тепла на ГВС в среднем режиме (Q_hm).

Так как отсутствует проект на отопление, тепловая нагрузку на отопление, Вт, для расчетного режима определяем по укрупненным показателям по формуле:



, (17)

где q_o- укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление для 1м², принимается по [2], Вт/м²;

А - общая площадь жилого здания, м².

Расчетную производительность автономной котельной, кВт, определяем по формуле:

, (18)

где Q_omax- максимальный тепловой поток (нагрузка) на отопление, определенная по (17), кВт;

Q_hm-средний тепловой поток на ГВС, определенный по (14), кВт.

125030 + 12181 = 137211 Вт;

Тепловая нагрузка на отопление здания в среднем режиме, кВт, определяется по формуле:

= ?, (19)

где Q_omax- тоже, что в (17), кВт;

t_в - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений жилого здания, равная 20 єС;

t_ср - средняя температура наружного воздуха в наиболее холодный месяц, определяемая по [3], єС;

t_ро - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, определяемая по [3], єС.

= ? = 78450 Вт;

Единичная тепловая мощность теплогенератора определяется по формуле:

, (20)

гдеQ_om - тепловая нагрузка на отопление здания в среднем режиме, определенная по (19), МВт;

Q_hm - средний тепловой поток на ГВС, определенный по (14), МВт.

= 90631 кВт.

Исходя из расчетов, марка теплогенератора на твердом топливе КС-ТГВ «Самрат-90» для автономной котельной была принята по[2].

12. Объемно-планировочные и конструктивные решения

При проектировании здания автономной котельной следует руководствоваться требованиями СНиП II-35-76, а также требованиям СНиП тех зданий и сооружений, для теплоснабжения которых она предназначена.

В автономной котельной рекомендуется применять котлы полной заводской готовности. Целесообразна поставка укрупненных блоков оборудования и трубопроводов, стыкующихся на месте монтажа.

В автономной котельной с постоянным пребыванием обслуживающего персонала (котлы, работающие на твердом топливе) следует предусматривать уборную с умывальником, шкаф для хранения одежды и место для приема пищи.

Минимальная высота помещений котельной от отметки чистого пола до низа выступающих конструкций перекрытия (в свету) должна быть не менее 2,5 м.

13. Подбор сетевых (циркуляционных) насосов первичного контура и насосов ГВС

В автономных котельных следует устанавливать следующие виды насосов:

- насосы первичного контура для подачи воды от котлов подогревателям ГВС;

- сетевые насосы систем отопления (насосы вторичного контура);

- сетевые насосы ГВС;

- циркуляционные насосы ГВС.

Число насосов любого назначения принимается не менее двух (один - рабочий, один - резервный). Для предотвращения циркуляции через резервный насос в обвязке насосов установлены обратные клапаны.

Производительность насосов первичного контура (котел - водонагреватель ГВС), м³/ч определяется по формуле

, (21)

где Q_hmax - максимальный тепловой поток на ГВС, определенный по (13), кВт;

ф₁ - температура греющей воды на выходе из котла, принимаем 100 єС;

ф₂ - температура воды на входе в котел, равная 70 єС;

с - теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/кг·гр.

= 3,5 м³/ч;

Напор насосов первичного контура, м, определяется по формуле

= 0,1 ? (? + ? + ? + 30), (22)



где ?P_к - гидравлическое сопротивление котла, кПа, из за отсутствия данных, принимаем 5 кПа;

?Р_гр - потери давления в пластинчатом водоподогревателе ГВС по греющей воде, определенные в прил. А, кПа;

?Р_т - гидравлические потери в трубопроводах обвязки котел - водоподогреватель ГВС, принимаем в проекте 3 кПа.

= 0,1 ? (5 + 19 + 3 + 30) = 5,7 м;

По данным производительности и напора подбираем насос первичного контура. Характеристикам соответствует насос марки - Grundfos CRN2-2A-FGJ-6-E-HQQE.

Производительность сетевых насосов отопления, м³/ч, определяется по формуле

водоснабжение трубопровод гидравлический

(23)

где Q_оmax - максимальный тепловой поток на отопление, определенный по (17), кВт;

t₁ - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, равная 95 єС;

t₂ - температура воды в обратном трубопроводе системы отопления, равная 70 єС;

= 4,17 м³/ч;

Напор сетевых насосов отопления принимают на 30 кПа больше потерь давления в системе отопления здания, принимаем условно Н_о = 21 м.

По данным производительности и принятого напора подбираем сетевой насос отопления марки - Grundfos CRN3-2A-FGJ-G-E-HQQC.

Производительность сетевых насосов СГВ, м³/ч, определяется по формуле

, (24)

где Q_hmax - тепловой поток на ГВС, определенный по (13), кВт;

t_h - температура горячей воды, идущая в СГВ здания, равная 60 єС;

t_с - температура водопроводной воды, равная 5 єС;

= 1,9 м³/ч;

Напор сетевых насосов ГВС, м, определяется по формуле

(25)

где Р_геом - давление, необходимое для подъема воды к душевой сетке верхнего этажа здания от уровня ввода трубопроводов в здание, равное 10·Н_зд , кПа;

?Р_н - потери давления по нагреваемой воде в пластинчатом водоподогревателе ГВС, определенные в прил. Б, кПа;

?Р_i - потери давления с учетом зарастания накипью в главной ветви разводящих трубопроводах ГВС, кПа (устанавливаем гидравлическим расчетом ГВС по табл. 3);

?Р_вд - потери давления в водомере, определены по (16), кПа;

?Р_ок - потери давления в обратном клапане, равные 5 кПа;

?Р_св - свободное давление вытекания, равное 50 кПа;

Н_гар - напор в трубопроводах холодного водопровода, равный 50 - 70 м.

= - 0.3 м;

Из данного рассчитанного напора сетевых насосов следует, что сетевой насос не требуется так как напор в сети холодного водопровода достаточечен чтобы преодалень сопративление СГВ здания.

Производительность циркуляционных насосов ГВС, м³/ч, определяется по формуле

(26)

где G_dh - расход, определенный по (24), м³/ч.

= 0,2 м³/ч;

Напор циркуляционных насосов ГВС, м, определяется по формуле

+ , (27)

где - коэффициент, учитывающий потери давления при зарастании циркуляционных труб накипью и шламом;

- потери давления в циркуляционном трубопроводе главной ветви, (принимаем по табл. 4) Па;

- потери давления в обратном клапане, 0,005 МПа;

- циркуляционный расход горячей воды на первом от котла участке, л?с;

- секундный расход горячей воды на первом от котла участке, л?с;

- потери давления по нагреваемой воде в пластинчатом подогревателе ГВС, МПа, которые определяют по прил. Б;

- потери напора в разводящих трубопроводах главной ветви (принимаем по табл. 4), МПа.

+ = 10.4 м;

По данным производительности и напора подбираем циркуляционный насос ГВС марки - Grundfos 25/1 -10 PN 10.

14. Водоподготовка

Водоподготовка автономной котельной должна обеспечивать работу генераторов тепла, теплоиспользующего оборудования и трубопроводов автономной с теплоснабжения без коррозионных повреждений и отложений накипи и шлама на внутренних поверхностях.

Качество и технология обработки воды для водогрейных котлов и систем теплоснабжения должна соответствовать требованиям ГОСТ 21563, а для СГВ - санитарным нормам.

Источником водоснабжения для автономной котельной необходимо использовать хозяйственный водопровод.

В случае невозможности первоначального и аварийного заполнения системы отопления и контуров циркуляции котлов химически обработанной водой или конденсатом для защиты оборудования и систем теплоснабжения от коррозии и отложений накипи рекомендуется вводить ингибиторы коррозии (комплексоны).

Показатели исходной питательной воды, когда рекомендуется применять магнитную обработку воды для СГВ приведены в СП 41-104-2000.

15. Технологические трубопроводы

Трубопроводы в автономной котельной следует принимать из стальных труб по СП 41-104-2000, там же приведены минимальные расстояния в свету от трубопроводов до строительных конструкций и до смежных труб.

Для систем отопления следует применять стальные, металлопластиковые (полимерные) трубопроводы. Для СГВ - медные, стальные оцинкованные трубы по ГОСТ 3262 или эмалированные, от стояков СГВ - полимерные.

Уклоны трубопроводов следует предусматривать в сторону дренажей не менее 0,002. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов в автономных котельных рекомендуется использовать углы поворотов трубопроводов (самокомпенсация) или устанавливать сальниковые компенсаторы.

Соединение трубопроводов выполняют на сварке. На фланцах допускается присоединять трубопроводы к арматуре и оборудованию. Применение муфтовых соединений допускается на трубопроводах воды с условным проходом не более 100 мм.

В пределах котельной применяется запорная арматура из ковкого, высокопрочного и серого чугуна, из бронзы и латуни. На спускных дренажных линиях применять арматуру из серого чугуна запрещается.

На трубопроводах следует предусматривать установку штуцеров с запорной арматурой:

- в высших точках всех трубопроводов - условным диаметром не менее 15 мм для выпуска воздуха;

- в нижних точках всех трубопроводов - условным диаметром не менее 25 мм для спуска воды.

16. Подача твердого топлива

Твердое топливо подвозится к автономной пристроенной котельной автотранспортными средствами.

Твердотопливние котлы могут работать на пилетах, дровах и угле. Ь

Приемущество твердотопливных котельных это дешевизна топочного материала и его доступность практически в любом регионе.

Самый экономичный вариант использование твердотопливного котла, работающего на угле, так как этот вид топлива сравнительно экономичен и имеет высокую теплоемкость.



17. Тепловая изоляция

Для трубопроводов, оборудования, арматуры и фланцевых соединений предусматривается тепловая изоляция, обеспечивающая температуру на поверхности теплоизоляционной конструкции для теплоносителей с температурой выше 100 єС - не более 45 єС, а с температурой ниже 100 єС - не более 35 єС. Материалы теплоизоляции и покровного слоя в пристроенных автономных котельных должны быть негорючими (пенополиуретан не применяется).

В зависимости от назначения трубопроводов и параметров среды поверхность теплоизоляции трубопроводов должна быть окрашена в соответствующий цвет и иметь маркировочные надписи в соответствии с требованиями ПБ 03-75 Госгортехнадзора России.

18. Аккумулирование

Применение аккумуляторов горячей воды для систем горячего водоснабжения:

- снижает тепловую производительность подогревателей ГВС с величины максимального теплового потока на ГВС Q_hmax до величины среднего теплового потока на ГВС Q_hm;

- выравнивает неравномерность суточного графика потребления тепла на ГВС;

- снижает недогрев горячей воды в часы максимального водопотребления.

Бак - аккумулятор (А) устанавливается в автономной котельной между подающим трубопроводом СГВ (Т3) и холодным трубопроводом (В1).

Принцип работы бака-аккумулятора заключается в вытеснении горячей воды из бака холодной водой с более высоким напором в часы максимального водопотребления (бак-аккумулятор разряжается) в систему ГВС, где падает давление из-за большого водоразбора воды; в часы отсутствия водоразбора (ночью) в СГВ повышается давление и бак-аккумулятор заполняется горячей водой от подогревателя ГВС, вытесняя холодную воду (бак-аккумулятор заряжается).

Объем бака-аккумулятора определяется графическим методом при выполнении лабораторной работы №1.

19. КИП и автоматика

Автоматическое регулирование автономных котельных, работающих без постоянного присутствия обслуживающего персонала должно предусматривать автоматическую работу основного и вспомогательного оборудования котельной в зависимости от заданных параметров работы и с учетом автоматизации теплоиспользующих установок.

В циркуляционных трубопроводах СГВ и перед сетевыми насосами следует предусмотреть автоматическое поддерживание давления, а после подогревателя ГВС - автоматическое поддерживание температуры горячей воды.

В проекте автономной котельной следует предусматривать регистрирующие приборы для измерения:

- температуру воды в подающем трубопроводе системы автономного теплоснабжения и ГВС и в каждом обратном трубопроводе системы теплоснабжения;

- давление воды в каждом обратном трубопроводе системы теплоснабжения;

- давление и температуру газа в общем газопроводе котельной;

- расход воды в каждом подающем трубопроводе автономной системы теплоснабжения и ГВС;

- расход циркуляционной воды ГВС;

- расход газа в общем газопроводе котельной (суммирующий);

- расход жидкого топлива в прямой и обратной магистрали (суммирующий).

Для насосных установок следует предусматривать показывающие приборы для измерения давления воды и жидкого топлива во всасывающих патрубках (после запорной арматуры) и в напорных патрубках (до запорной арматуры) насосов.

В установках для нагрева воды и жидкого топлива необходимо устанавливать показывающие приборы для измерения:

- температуры нагреваемой среды и греющей воды до и после каждого подогревателя;

- давление нагреваемой воды в общем трубопроводе до подогревателей и за каждым подогревателем.



СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АТС - автономное теплоснабжение;

ГВС - горячее водоснабжение;

СГВ - система горячего водоснабжения;

Т - пристроенная котельная;

КИП - контрольно-измерительные приборы.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.СНиП 2.04.01-85^*. Внутренний водопровод и канализация зданий. - Переизд. с изм. №1 и 2. - М.:Минстрой России, ГУП ЦПП, 1996.- 60с.

2.Целищев А. В. Автономное теплоснабжение жилого дома от пристроенной котельной: метод.указ. / А. В. Целищев, Ю. Л. Липовка, Е. Л. Грищенко. - Красноярск: СФУ 2013. - 45 с.

3.СНиП23-01-99. Строительная климатология. М., Госстрой России, 2000.

4.СТО 4.2-07-2014 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. - Введ. 09.01.2014. - Красноярск : ИПК СФУ, 2014. - 60 с.



ПРИЛОЖЕНИЕ А

Расчет одноступенчатой параллельной схемы присоединения водоподогревателей ГВС

Исходные данные:

1.Температура теплоносителя (греющей воды) принята (при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t₀= - 31єС):

- в подающем трубопроводе = 100єС;

- в обратном = 70єС.

2. Температура холодной водопроводной воды t_с= 5єС.

3. Температура горячей воды, поступающей в СГВ t_h= 60єС.

4. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей,

Q^sp_h= Q_hm=Q^h_T=12180,9Вт.

5. Плотность воды принимаем= 1000 кг/м³ .

6. Максимальный расчетный секундный расход воды на ГВС q^h=

0,65л/с.

Порядок расчета:

Расчетный расход греющей воды, кг/ч, вычисляем по формуле:

(А.1)

где Q_hm - расчетная тепловая производительность водоподогревателя, Вт;

с - теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/кг·гр;

ф₁ - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, єС;

ф₂ - температура теплоносителя в обратном трубопроводе, єС.

= 349 кг/ч;

Расход нагреваемой воды на ГВС, кг/ч, вычисляем по формуле:

(А.2)

где t_h-температура горячей воды, поступающей в СГВ, єС;

t_с - температура холодной водопроводной воды, єС.

= 190,3 кг/ч;

Температурный напор водоподогревателя ГВС, єС, вычисляем по

Формуле:

(А.3)

єС;

Необходимое сечение трубок водоподогревателя, м², при скорости

воды в трубках = 1 м/ с и < 2 МВт при однопоточной компановке, вычисляем по формуле:

(А.4)

где G_hm - расход нагреваемой воды на ГВС, кг/ч;

- плотность теплоносителя,кг/м³.

= 0,00005 м²;

По полученной величине сечения трубок водоподогревателя подбираем тип секции водоподогревателя с характеристиками: = 0,00062м²; = 57 мм; = 0,00116 м ²; = 0,013 м; = 0,37 м ²; = 0,014 м.

Скорость воды в трубках, м/с, вычисляем по формуле:

(А.5)

где - сечение трубок водоподогревателя, м².

= 0,09 м/с;

Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве, м/с, вычисляем

по формуле:

(А.6)

где - сечение межтрубного пространства водоподогревателя, м²;

G_d-расчетный расход греющей воды, кг/ч.

= 0,08 м/с;

Средняя температура греющей воды, єС, вычисляем по формуле:

(А.7)



= 85 єС;

Средняя температура нагреваемой воды, єС, вычисляем по формуле:

(А.8)

= 32,5;

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок,

Вт/м² ? єС, вычисляем по формуле:

(А.9)

где - средняя температура греющей воды, єС.

= 1082,4Вт/м² ? єС;

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде,

Вт/м² ? єС, вычисляем по формуле:

(А.10)

где - средняя температура нагреваемой воды, єС.

= 742,6Вт/м² ? єС;

Коэффициент теплопередачи,Вт/м² ? єС, при = 0,9; = 1,2;

= 105 Вт/м єС, вычисляем по формуле:

(А.11)

= 489Вт/м² ? єС;

Требуемая поверхность нагрева, м², вычисляем по формуле:

(А.12)

где K - коэффициент теплопередачи, Вт/м² ? єС;

?t_ср - температурный напор водоподогревателя ГВС, єС.

= 0,5 м²;

Число секций водоподогревателя ГВС вычисляем по формуле:

(А.13)

= 1,35шт;

Принимаем две секции, действительная поверхность нагрева:

F_тр= 0,37 Ч 2 = 0,74 м².

В результате расчета получилось 2 секции в подогревателе с поверхностью нагрева 0,74 м².

Потери давления в водоподогревателях (2 последовательные

секции длиной 2 м) для воды, проходящей в трубках с учетом = 2:

(А.14)

где q^h - максимальный расчетный секундный расход воды на ГВС, л/с.

= 22 кПа;

Потери давления в водоподогревателе ГВС для воды, проходящей

в межтрубном пространстве с учетом В = 25, вычисляем по формуле:

?Р_гр = В ?? n, (А.15)

?Р_гр = 25 ?? 2 = 0,32 кПа.

Принимаем обозначение данного рассчитанного теплообменника:

57 Ч 2 - 1,0 - РГ - 2 - У3 ГОСТ 27590-88.



ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Пример теплового и гидравлического расчета пластинчатыхводоподогревателей ГВС

Исходные данные, т.е. величины расходов и температуры теплоносителей на входе и выходе каждой ступени водоподогревателяпринимае, как в приложении А.

Расчет:

Проверяем соотношение ходов в теплообменнике, принимая

предварительно потери давления по нагреваемой воде = 100 кПа, по греющей воде = 40 кПа.

(Б.1)

Соотношение ходов не превышает 2, но расход греющей воды больше расхода нагреваемой воды , следовательно, принимается несимметричная компоновка теплообменника.

По оптимальной скорости воды W_опт = 0,4 м/с и живому сечению

одного межпластинчатого канала =0,0011 м² определяем требуемое число каналов по нагреваемой воде m_ни греющей воде m_гр:

(Б.2.1)

(Б.2.2)

Данные значения округляем и получаем, что нам требуется по 1 каналу по нагреваемой и греющей воде.

Общее живое сечение каналов в пакете по ходу нагреваемой и

греющей воде, м², ( принимаем равным 1, = 1):

(Б.3.1)

(Б.3.2)

= 0,0011 м²,

= 0,0011 м²;

Фактические скорости, м/с, греющей и нагреваемой воды:

(Б.4.1)

(Б.4.2)

= 0,088 = 0,1 м/с,

= 0,048 = 0,05 м/с;

Получаем коэффициент теплоотдачи,Вт/м² ? єС, от греющей воды к стенке пластины при А = 0,368:

(Б.5)

= 3379Вт/м² ? єС;

Коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде

(Б.6)

= 1543

Вт/м² ? єС;

Коэффициент теплопередачи, Вт/м^2оС, при в = 0,8:

(Б.7)

Требуемая поверхность нагрева, м²,водоподогревателя ГВС:

(Б.8)

= 0,29 м²;

Поверхность нагрева одной пластины = 0,3 м², количество ходов по греющей и нагреваемой воде в теплообменнике:

(Б.9.1)

(Б.9.2)

= 0,98,

= 0,98;

Принимаем по греющей воде = 1, по нагреваемой воде = 1.

Действительная поверхность нагрева, м², подогревателя ГВС:

(Б.10)

= 0,3 м²;

Потери давления I ступени водоподогревателя, кПа, по греющей и нагреваемой воде при = 1 Б = 4,5 , вычисляем по формулам

(Б.11.1)

(Б.11.2)

где , - количество ходов по греющей и нагреваемой воде в теплообменнике;

W_гр, W_н -фактические скорости, м/с, греющей и нагреваемой воды.

= 2,1 кПа,

= 0,72 кПа.

В результате расчета в качестве подогревателя ГВС принимаем два теплообменника разборной конструкции с пластинами типа 0,3р, толщиной 1 мм, из стали 12х18Н10Т, на консольной раме, с уплотнительными прокладками из резины марки 51-3042. Поверхность нагрева 0,3 м².

Условное обозначение теплообменника:

Р 0,3р - 0,3 - 1к - 01 - 11Сх = .

Размещено на Allbest.ru