Методические указания для выполнения ПЗ по ОЦТ 8 семестр СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Изд-во МЭИ, 2001. – 472 с. 2. Водяные тепловые сети. Справочное пособие по проектированию / Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988. – 375 с. 3. А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов и др. Теплоснабжение. – М.: Стройиздат, 1982.-336 с. 4. Шубин, Левин 5. СНиП 41-01-2003. Отопление вентиляция и кондиционирование. – М.: Госстрой России, 2004. - 72 с. 6. Шубин Е.П. Основные вопросы проектирования систем теплоснабжения городов. - М.: Энергия, 1979. – 306 с. 7. СНиП 23.01.99. Строительная климатология. – М.: Госстрой России, 2000. 6. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. – М.: Госстрой России. 2004. – 38 с. 9. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СНиП 41-03-2003. 10. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СНиП 2.04.14-88 11. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. СП 41–103-200. 12. Ермаков Р.Л., Захарьева Н.Г. «Расчеты тепловых нагрузок жилищно-коммунальных потребителей для проектирования систем централизованного теплоснабжения» Методические указания для практических занятий, а также для выполнения курсовых проектов и работ. Предназначены для студентов специальностей ТЭ и ЭСТ, обучающихся по очной и заочной форме. - Иркутск.: ИрГТУ, 2007 г. 22 с. 13. Ермаков Р.Л., Сержант Т.Н. Источники и системы теплоснабжения. Методические указания к электронному экзамену для студентов теплоэнергетических специальностей.Иркутск: ИрГТУ, 2003 – с.34. Практическое занятие 1 Расчет теплопотребления 1.1Определение расчетных тепловых нагрузок отопления и вентиляции по 1-му способу расчета Расчетный расход теплоты (МВт) на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле [1] где q р от - укрупненный показатель максимального теплового потока (расчетного расхода теплоты) на отопление на 1 м2 общей жилой площади жилых зданий, Вт/м2; m – расчетное число жителей в ЖМ, чел. (см. исходные данные); f – норма общей жилой площади м2/чел. (см. исходные данные); k1 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий в ЖМ; при отсутствии данных о количестве общественных зданий в ЖМ на основе проектной практики рекомендуется принимать k1 = 0,25. При отсутствии современных справочных данных величину q р от рекомендуется принимать по данным СНИП 2.04.07-86(2000)Тепловые сети приложение 2 и 3 для зданий постройки после 1985 г. в зависимости от этажности зданий и от расчетной наружной температуры для проектирования отопления tн.от Величина tн.от принимается по климатологическим нормативам для: Иркутска н.от t = -38 0С; Якутска н.от t = -57 0С; Краснодара н.от t = -23 0С. Этажность зданий принимается по исходным данным(приложение1). Расчетный расход теплоты (МВт) на приточную вентиляцию общественных зданий ЖМ где k2 - коэффициент, учитывающий долю расчетного расхода теплоты на вентиляцию общественных зданий ЖМ от расчетного расхода тепла на отопление этих зданий. При отсутствии современных нормативно-справочных данных рекомендуется принять k2 = 0,6 . Величины k1 , m, f, q р от см. по формуле (1.1). Приложение 1 Исходные данные 1,2,3,4,5 6,7,8,9.10 11,12,13 14,15 16,17,18, 19,20 21,22,23, 24.25 26,27,28 29,30 31,32,33 34,35 36,37,38 39,40 41,42,43 44,45 46,47,48 49,50 1 Город 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Иркутск Краснодар Якутск Иркутск Краснодар Якутск Иркутск Краснодар Якутск Иркутск Вариант Число 50 30 40 40 50 30 60 40 50 30 жителей в ЖМК тыс.чел. Этажность 5 и 5и 5и 3-4 3-4 3-4 1-2 1-2 1-2 1-2 более более более Норма Для четных вариантов f=20 м2/чел; для нечетных вариантов f=25 м2/чел; общей жилой площади на 1 чел. Параметр 110/70 130/70 150/70 110/70 130/70 150/70 110/70 130/70 150/70 110/70 тепловой сети 0С 1.2 Определение расчетных тепловых нагрузок отопления и вентиляции по 2-му способу расчета Расчетный расход теплоты (МВт) на отопление жилых зданий определяется по формуле как где α- поправочный коэффициент к величине q0 , зависящий от tн.от ; q0 – усредненная удельная отопительная характеристика жилых зданий, рассчитанная для н.от t = -300 С, Вт/м3·0С; Vн- объем здания по наружному обмеру, м3; tp вн - усредненная температура воздуха внутри отапливаемых зданий, 0С;K инф - коэффициент, учитывающий потери теплоты с инфильтрацией холодного воздуха через неплотности в конструкциях зданий. Величина q0 зависит от наружного объема, высоты и конфигурации (квадратная или прямоугольная) здания, конструкции (для остекленных ограждений) и материала наружных ограждений. На практических занятиях величину q0 рекомендуется принимать для кирпичных зданий по данным [1, табл. 7.6] для: вариантов 1 – 15 (здания 5 этажей) – 0,27 Вт/м3·0С; вариантов 16 – 30 (здания 3 – 4 этажа) – 0,29 Вт/м3·0С; вариантов 31 – 50 (здания 1 – 2 этажа) – 0,5 Вт/м3·0С. Величина поправочного коэффициента α определяется по данным [3, табл. 2 в приложении 3] в зависимости от н.от t . Рекомендуется принять значение α для: Иркутска – 0,92; Якутска – 0,8; Краснодара – 1,2. Величина Vн зависит от наличия в зданиях чердачных помещений и отапливаемых подвалов]. При отсутствии данных о суммарной величине Vн (м3) жилых зданий ЖМ рекомендуется использовать формулу где m, f см. по формуле (1.1) и в исходных данных; Коб - объемный (кубатурный) коэффициент, равный отношению наружного объема здания к общей жилой площади этого здания, м3/м2. Величина Коб зависит от высоты этажей и степени благоустройства жилых зданий. На практических занятиях рекомендуется принять для всех вариантов Коб = 5 м3/м2. Значение tр вн , согласно рекомендациям [6], принимается в районах с: t н от > -300 С t p вн = 18 0 С; tн.отt ≤ -300 С tp вн = 20 0 С. Величина Kинф зависит от высоты здания, расчетной скорости ветра в отопительном периоде для данной местности, от tн.от и определяется по указаниям [3, приложение 3]. На практических занятиях для упрощения расчетов рекомендуется принять Кинф = 0,04. Расчетный расход теплоты на отопление общественных зданий определяется так же, как и для жилых зданий по формуле (1.3). На практических занятиях рекомендуется принять усредненное значение q0 = 0,45 Вт/м 3 · 0С. При отсутствии данных об Vн общественных зданий в ЖМ величина Vн определяется по заданной численности населения m в ЖМ и величине нормативных значений суммарного удельного объема общественных зданий на 1 чел. по данным, который рекомендуется принять равным 8 м 3 /чел. Величины α ,t p вн , tн.от и Кинф принимаются такими же, как для жилых зданий. Расчетный расход теплоты (МВт) на вентиляцию общественных зданий определяется по формуле Где qв - усредненная удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/м 3 · 0С; Vн - наружный объем (м 3 ) вентиляционных зданий принимается равным объему общественных зданий в ЖМ (см. п. 1); tн.от , tр вн , - такие же как в формуле (1.3) для жилых зданий. Обращаем особое внимание на то, что в учебной и технической литературе [1, 2, 9] указано, что в формуле (1.4) вместо tн.от следует подставлять значение tн.в , т.е. расчетной наружной температуры для проектирования вентиляции. При этом для общественных зданий без вредных выделений ранее принималось н.в t > н.от t . Однако, в новом нормативном документе по проектированию отопления и вентиляции [7, п. 5.10] указано, что для систем отопления и вентиляции в жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданиях следует принимать расчетную наружную температуру для холодного периода года по параметрам Б, т.е. tн.в= tн.от ; кроме того, по формуле (1.4) определяется величина Vн только для жилых зданий. Величина qв принимается по данным [3, табл. 4 в приложении 3; 1, табл. 7.8]. На практических занятиях рекомендуется принимать усредненное значение qв для всех общественных зданий ЖМ равное 0,4 Вт/м 3 · 0С. 1.3 Определение расчетной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение Расчетный (среднечасовой за сутки максимального водопотребления) расход теплоты (МВт) на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий ЖМ определяется по формуле [1,3] где кc - коэффициент суточной неравномерности потребления горячей воды; рекомендуется [1] для ЖМ принимать кc = 1,2; m – см. формулу (1.1) и исходные данные; 1,2 – коэффициент, учитывающий потери теплоты в местных системах горячего водоснабжения;a, b – суточная норма в литрах горячей воды при г.в. t = 55 0 С на 1 человека в жилых и общественных зданиях; ρ- плотность воды при t = 550 С (принимается ρ = 0,98 кг/л); t p x - расчетная температура холодной водопроводной воды, принимается равной 50 С; с – удельная теплоемкость воды (принимаемая с = 4,187 КДж/кг· 0С). Величину а для жилых зданий рекомендуется принимать по действующим нормативам, а при их отсутствии - по данным [9, приложение 6]. На практических занятиях величину а рекомендуется принимать а = 105 л/чел.·сут., а величину b = 25 л/чел.·сут. [9]. Суммарная расчетная тепловая нагрузка ЖМ приводится в виде таблицы. Дальнейшие расчеты годовых расходов теплоты и построение графиков расхода тепла рекомендуется производить по результатам способа расчета с большими значениями тепловых нагрузок. Суммарные тепловые нагрузки жилого микрорайона, МВт Примечания: 1. Величина Q рг.в. одинакова при обоих способах расчета. 2. По 1-му способу расчета расходы теплоты на отопление жилых зданий определить путем исключения из формулы (1.1) коэффициента k1 . Оставшуюся часть величины Qрот отнести на отопление общественных зданий. 1.4. Структура тепловых нагрузок жилого микрорайона Данные по структуре тепловых нагрузок рекомендуется привести в вид круговых диаграмм. Доля отопления и горячего водоснабжения жилых зданий: 2.1 Годовой расход теплоты (МВт·ч/год) на отопление жилых и общественных зданий ЖМ где Qрот , t н.от. см. п. 1.1 либо п. 1.2 ; t р вн. - расчетная усредненная температура внутри отапливаемых зданий (см. п. 1); Тот , t ср н.от. - годовая продолжительность отопительного периода, ч/год и средняя наружная температура за отопительный период (принимаются по данным [1; 5]). Величины Тот и t ср н.от. рекомендуется принять для: Иркутска Тот = 6192 ч/год; ср н.от. t = -7,3 0С; Якутска Тот = 6456 ч/год; ср н.от. t = -19,2 0С; Краснодара Тот = 3576 ч/год; ср н.от. t = +2 0С. 2.2 Годовой расход теплоты (МВт·ч/год) на вентиляцию общественных зданий ЖМ где t р вн., t ср н.от. , Тот [см. формулу (2.1)]; Qрв - [см. формулы (1.2) либо (1.5)]; в z усредненное число часов работы вентиляции в сутки (рекомендуется принять в z = 16 ч/сут. [1, п. 7.1]). Практическое занятие №2 3.2 Построение графика годового расхода теплоты Для построения графика годового расхода теплоты в правой части рис. 1 необходимы данные о продолжительности стояния наружных температур, приведенные в приложении 2. Способ построения годового графика для Иркутска показан на рис. 1. Годовой график показывает неравномерность тепловых нагрузок в период, отопительного периода и всего года и используется в расчетах по выбору основного оборудования ТЭЦ, предназначенного для отпуска теплоты от ТЭЦ в горячей воде, т.е. на обеспечение нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Следует иметь в виду, что по годовому графику (см. рис. 1), построенному по расчетным нагрузкам Qрот ,Qрв и Qрг.в., нельзя определить годовые расходы тепла в горячей воде. Дело в том, что при определении величины Qрв учитывалось, что системы вентиляции общественных зданий работают не круглосуточно [zв = 16 ч/сут., см. формулу (2.2)], а величина Qрг.в.определена как среднечасовая за сутки максимального потребления. Для того, чтобы площадь под кривой годового графика была численно равна годовому отпуску тепла в горячей воде,. этот график должен быть построен для среднесуточных значений Qсрв и Qсрг.в. за отопительный период. Для этого величина Qсрв должна быть определена по формуле Где Q рв определяется по формулам (1.2) или (1.5); zв принимается так же, как в формуле (2.2). Величина Q ср г.в. определяется по формуле (2.4). Так как годовой расход тепла определен по формулам, в построении годового графика по среднесуточным нагрузкам нет необходимости. В отечественной технической литературе [9] график в неотопительный период показывается линиями а-б-в-г, т.е. при постоянной в течение неотопительного периода величине (Qг.в.) р неот . На рис. 1 этот график показан по линиям а-б-г, т.е. при линейном уменьшении величины (Qг.в.) р неот в течение неотопительного периода, как это приводится в проектах, разрабатываемых в Чешской республике. Построение интегрального графика для определения годовых количеств теплоты, вырабатываемой совместно работающими теплоисточниками. Интегральный график применяется для определения годовых количеств теплоты, вырабатываемой совместно работающими теплоисточниками. Нагрузка горячего водоснабжения имеет наибольшую равномерность годового графика, поэтому всегда вырабатывается полностью наиболее экономичным теплоисточником. Нагрузка отопления и вентиляции имеет значительную неравномерность годового графика с ярко выраженной пиковой частью в периоды зимнего максимума нагрузки. При этом наиболее экономичные теплоисточники обеспечивают основную (базовую) часть годового графика, а наименее экономичные пиковую часть годового графика. Интегральный график позволяет при заданной доле расчетной часовой суммарной нагрузки отопления и вентиляции (α1час)обеспечиваемой наиболее экономичным источником, определить долю годового суммарного расхода теплоты на отопление и вентиляцию,обеспечиваемого этим источником(α1год). При этом величина ( α2год ) для другого теплоисточника α2год = 1- α1год . Способ построения интегрального графика (ИГ) показан на рис.2. В правой части рис. 2 строят график годового расхода теплоты на отопление и вентиляцию, по методике описанной ниже. Для построения годового графика рекомендуется карандашом построить в левой части графики часового расхода теплоты на отопление и вентиляцию (присрQв ), определенной по формуле (2.4), а также график суммарного часового расхо-да теплоты без нагрузки горячего водоснабжения. После построения годового графика все графики в левой части рисунка следует стереть и на этом месте строить интегральный график в следующей последовательности: 1) нанести вертикальную ось αчас с длиной равной отрезку O-Q рот.в на вертикальной оси годового графика, на которой должна быть равномерная шкала в МВт (на рис. 2 Q рот.в = 60 МВт, а равномерная шкала через 10 МВт); 2) вертикальную ось αчас разбить на 10 равных частей (от 0,1 до 1,0), а на горизонтальной оси αгод отложить такой же по длине отрезок от 0,1 до 1,0, т.е. в левой части образуется квадрат со сторонами αчас и αгод; 3) через точки равномерной шкалы на вертикальной оси αчас провести в обе стороны вспомогательные пунктирные линии, которые будут разделять площадь под кривой годового графика на 10 слоев; 4) вычислить площадь каждого из 10 слоев в размерности МВт·ч, как произведение тепловой нагрузки в МВт, приходящейся на 1 деление (0,1) шкалы αчас (на рис. 2 такая нагрузка будет равна 60/10 = 6 МВт) на продолжительность в часах каждого слоя. Способом, показанным на рис. 2, каждый слой превращают в прямоугольник с такой же площадью. Например, на рис. 2 продолжительность 1-го и 2-го слоев равна 6400 ч, 3-го слоя - 5800 ч, 4-го слоя -5020 ч и т.д. Например, площадь 3-го слоя будет равна 6х5800 = 34800 МВт·ч 5) Определить сумму площадей всех 10 слоев в МВт·ч, которая будет численно равна годовому отпуску теплоты на отопление и вентиляцию ( год (QгодΣ ); Отопительный температурный график строится в двух видах: 1) упрощенный прямолинейный график, при котором не учитывается зависимость коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности отопительных приборов воздуху внутри отапливаемых помещений от средней температуры этой поверхности; 2) реальный криволинейный график, при расчете которого учитывается увеличение скорости естественной конвенции воздуха внутри отапливаемых помещений и, вследствие этого, коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности отопительного прибора при увеличении средней температуры этой поверхности. Разница значений температуры сетевой воды при упрощенном и реальном графике составляет около 5%. В процессе эксплуатации СЦТ регулирование температуры сетевой воды в подающем трубопроводе необходимо осуществлять по реальному графику. Расчеты показывают, что температурный перепад в тепловой сети, т.е. разность температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при обоих графиках практически одинакова, поэтому упрощенный график можно использовать для определения расходов сетевой воды по величине температурного перепада в тепловой сети. Практическое занятие №3 4.1. Построение упрощенного прямолинейного отопительного температурного графика. Для построения упрощенного температурного графика нужны следующие исходные данные: 1) расчетная наружная температура для проектирования отопления ( tн.от ), которая по данным [8] принимается: для г. Иркутска – 38ºС; для г. Якутска – 57ºС; для г. Краснодара – 23ºС. Допускается так же принимать величину tн.от по данным [2, 3] во время учёбы. 2) нормативное значение температуры наружного воздуха начала – конца отопительного периода tн ; согласно рекомендациям [9] величина tн принимается: - в районах с tн.от > - 30º С tн = 8º С; - в районах с tн.от ≤ - 30º С tн = 10º С; 3) усредненное значение расчетной температуры внутреннего воздуха отапливаемых зданий tрвн ; согласно рекомендациям [9] величина tрвн принимается: - в районах с tн.от > - 30º Сtрвн = 18º С; - в районах с tн.от ≤ - 30º С tрвн = 20º С; 4) расчетные температуры сетевой воды: - в подающем трубопроводе тепловой сети tрпод принимается по исходным данным (см. приложение 1); - в подающем трубопроводе местной системы, т.е. после элеватора tрот.под , которая для жилых и общественных зданий принимается равной, как правило, 95º С; для промышленных зданий tрот.под может приниматься, при обосновании, выше 95º С; - в обратном трубопроводе после систем отопления tрот.под , которая принимается, как правило, равной 70º С для всех видов зданий, если нет других данных. Порядок построения упрощенного прямолинейного отопительного температурного графика показан на рис.1. . Вспомогательная точка А, из которой выходят все три графика, показывает режим когда расход теплоты на отопление равен 0, при этом tн = tр вн = tпод = tот.под = 20º С. Эти формулы позволяют при известных значениях tр вн , tн.от , tр под , tр от.обр , tр от.под определить значения tпод, tот.обр , tот.под при любых текущих значениях tн . 4.2. Расчет и построение реального криволинейного отопительного графика Для построения реального отопительного графика необходимы такие же исходные данные, что и для упрощенного графика (см. п. 4.1). 4.2.1. Расчет реального отопительного графика в подающем трубопроводе производится по формуле [3; п. 8.2]: Значения коэффициента n находятся в интервале n = 0,14 – 0,45 [3; п. 8.2]. При схеме движения воды «сверху-вниз» от верхней пробки радиатора до крайней нижней пробки n = 0,32; при схеме движения воды «снизу-вверх» от нижней пробки радиатора до крайней верхней пробки n = 0,24; при схеме движения воды «снизу-вниз» через нижние пробки n = 0,15. В настоящих Указаниях рекомендуется принять для всех вариантов n = 0,32. Для всех местных систем теплопотребления (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) рекомендуется построить по 3 графика с общей горизонтальной осью наружных температур tн: - график тепловой нагрузки; - графики температуры сетевой воды в подающем трубопроводе, температуры воды после элеватора системы отопления, температуры сетевой воды после каждой местной системы теплопотребления и температуры сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети, как температуры смеси сетевой воды после всех систем теплопотребления; - графики расхода сетевой воды. 5.2. Системы вентиляции На занятиях рассматриваются самые простые системы принудительной приточной вентиляции с подогревом воздуха в калориферах без увлажнения воздуха. 5.2.1. График тепловой нагрузки График тепловой нагрузки на вентиляцию строится аналогично этому графику для систем отопления по соответствующим исходным данным по расчетной тепловой нагрузке систем вентиляции. 5.2.2. Графики температур сетевой воды График температуры сетевой воды в подающем трубопроводе (с зоной излома, если она имеется) такой же, как для системы отопления. При этом имеется в виду, что калорифер системы вентиляции присоединяется к подающему трубопроводу на входе в МТП, т.е. до узла присоединения системы горячего водоснабжения и элеватора системы отопления. График температуры сетевой воды после калорифера во 2-й зоне, т.е. при tн < tизл н , практически совпадает с графиком температуры сетевой воды после системы отопления. График температуры сетевой воды после калорифера в 1-й зоне зависит от способа местного регулирования тепловой нагрузки вентиляции в этой зоне. Необходимость этого регулирования вызвана тем, что при понижении вентиляционной нагрузки Qвент при повышении tн, температура сетевой воды перед калорифером мин tпод является постоянной и равной 65º С в открытых и в закрытых системах при размещении подогревателей горячего водоснабжения на МТП. Для регулирования вентиляционной нагрузки в 1-й зоне могут применяться два способа: - качественное регулирование при постоянном расходе сетевой воды, подаваемой на калорифер, и переменном расходе наружного воздуха, подаваемого вентилятором в калорифер; при этом на вход вентилятора поступает часть отработавшего воздуха из вытяжного воздуховода по системе рециркуляции; этот способ применяется для зданий без вредных выделений (регулирование «по воздуху»; - количественное регулирование уменьшением расхода сетевой воды на калорифер при повышении tн; при этом расход наружного воздуха, подаваемого на калорифер, не изменяется (регулирование «по воде»). 5.2.2.1. График температуры сетевой воды после калорифера при регулировании «по воздуху» Температура сетевой воды после калорифера в 1-й зоне определяется по формуле, которая выводится из теплового баланса калорифера при постоянном расходе сетевой воды на калорифер
