Аннотация.
В данном дипломном проекте решается задача реконструкции абонентского ввода жилого здания, на примере реального типового жилого здания в городе Нефтеюганске.
Дипломный проект решает задачу перевода системы тепловодоснабжения данного здания из открытой в закрытую.
Дипломный проект включает в себя пояснительную записку и графический материал.
Пояснительная записка содержит четыре главы: 1- теоретические основы теплоснабжения; 2- проектную главу; 3-экономический расчёт; 4- охрану труда.
В основной проектной главе решаются основные задачи, связанные с расчётом горячего водоснабжения (определение расходов теплоты, гидравлического расчёта и расчёта потерь) и отопления жилого здания, а так же осуществляется подбор оборудования для местного теплового пункта.
Экономический расчёт производится для определения затрат на реконструкцию теплового пункта и определения стоимости горячей воды для жителя данного жилого дома.
Глава “охрана труда” содержит описание вредных и опасных производственных факторов для рабочего места слесаря-сантехника и расчёт заземления электрического оборудования.
Графическая часть представлена девятью листами на формате А1, на которых находятся расчётные схемы и основные графики.
Введение.
Теплоснабжение это отрасль народного хозяйства, которая относится к энергетике.
Каждая система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепловой энергии, тепловой сети, абонентских вводов и местных систем потребления тепла.
Системы теплоснабжения с различными устройствами и назначениями элементов классифицируют по признакам: источнику приготовления тепла; роду теплоносителя; способу подачи воды на горячее водоснабжение; количеству трубопроводов тепловых сетей; способу обеспечения потребителей тепловой энергией.
По источнику приготовления тепла в нашей стране различают три вида систем теплоснабжения:
высокоорганизованное централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработке тепла и электроэнергии на ТЭЦ теплофикация;
централизованное теплоснабжение от районных отопительных и промышленно-отопительных котельных;
децентрализованное теплоснабжение от мелких котельных, индивидуальных отопительных печей и других мелких нагревательных приборов.
По роду теплоносителя различают водяные и паровые системы теплоснабжения.
Водяные системы применяют в основном для теплоснабжения сезонных потребителей и горячего водоснабжения, а в некоторых случаях и для технологических процессов. В нашей стране тепловые сети по протяжённости составляют около 48 % от общей длины всех тепловых сетей.
Паровые системы теплоснабжения распространены главным образом на промышленных предприятиях, где требуется высокотемпературная тепловая нагрузка.
По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы делят на закрытые и открытые. В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют только как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения. В открытых системах водяных системах теплоснабжения горячая вода к водоразборным приборам местной системы горячего водоснабжения поступает непосредственно из тепловых сетей.
По количеству трубопроводов различают однотрубные и много трубные системы теплоснабжения.
По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различаются одноступенчатые и многоступенчатые.
В одноступенчатых потребитель тепла присоединяют непосредственно к тепловым сетям. Узлы присоединения потребителей тепла к тепловым сетям называют абонентскими вводами. На абонентском вводе каждого здания устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, арматуру, контрольно-измерительные приборы для регулирования параметров и расходов теплоносителя по местным отопительным и водоразборным приборам. Поэтому часто абонентский ввод называют местным тепловым пунктом (МТП). Если абонентский ввод сооружается для отдельной, например технологической установки, то его называют индивидуальным тепловым пунктом (ИТП).
Непосредственно присоединение отопительных приборов ограничивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, так как высокое давление , необходимое для транспорта теплоносителя к конечным потребителям, опасно для радиаторов отопления. В силу этого одноступенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного числа потребителей от котельных с небольшой длиной тепловых сетей.
В многоступенчатых системах между источником тепла и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП) или контрольно-распределительные пункты (КРП), в которых параметры теплоносителя могут изменяться по требованию местных потребителей. ЦТП и КРП оборудуются насосными и водоподогревательными установками, регулирующей и предохранительной арматурой, контрольно-измерительными приборами, предназначенными для обеспечения группы потребителей в квартале или районе теплом необходимых параметров. С помощью насосных или водоподогревательных установок магистральные трубопроводы (первая ступень) соответственно частично или полностью гидравлически изолируются от распределительных сетей (вторая ступень). Из ЦТП или КРП теплоноситель с допустимыми или установленными параметрами для местных потребителей по общим или отдельным трубопроводам второй ступени подаётся в МТП каждого здания. При этом в МТП производиться лишь элеваторное подмешивание обратной воды из местных отопительных установок, местное регулирование расхода воды на горячее водоснабжение и учёт расхода тепла.
1. Теоретические основы и технология теплоснабжения.В большинстве городов России и в частности Нефтеюганске принята централизованная система теплоснабжения с источником работающем на органическом топливе (газ, мазут).
1.1. Горячего водоснабжения.
Система горячего водоснабжения состоит из источника приготовления горячей воды, трубопроводов, по которым вода от источника поступает к водоразборным приборам потребителей, и приспособлений для регулирования параметров и контроля расхода теплоносителя. Системы отличаются большим разнообразием, поэтому их классификация производится по многим признакам.
По месту расположения источника системы горячего водоснабжения различаются на децентрализованные и централизованные.
Децентрализованные системы обеспечиваются горячей водой от местных источников, размещённых непосредственной близости от водоразборных приборов.
В централизованных системах горячая вода поступает к большой группе потребителей от внешних тепловых сетей от ТЭЦ и районных котельных или от собственных котельных. На промышленных предприятиях горячее водоснабжение может быть организованно от различных установок по использованию вторичных энергоресурсов. Централизованное горячее водоснабжение внешних водяных тепловых сетей бывает двух видов:
а) с непосредственным водоразбором в открытых системах теплоснабжения;
б) с нагревом местной трубопроводной воды в подогревателях в закрытых системах теплоснабжения.
В централизованных системах горячего водоснабжения от собственных котельных и утилизационных установок способы нагрева горячей воды зависят от типа котлов и установок. Если водогрейные установки имеют большую ёмкость, то горячая вода может подаваться в водоразборные приборы непосредственно. Непосредственное приготовление горячей воды в водогрейных установках экономически выгодно тем, что большой запас воды позволяет обходиться без баков-аккумуляторов. Использование стальных водогрейных котлов большой производительности специально для подогрева воды до 6070 ОС на горячее водоснабжение технически нерационально из-за повышенной коррозии хвостовых поверхностей нагрева.
По назначению потребителей различают системы горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий. Системы горячего водоснабжения жилых домов и некоторых типов гостиниц отличаются многочисленностью стояков и ответвлений к водоразборным приборам, размещённым по всему объёму здания. Во многих общественных, административных и производственных зданиях пункты общего пользования горячей водой (санитарные узлы, общие и индивидуальные душевые и ванные кабины, мойки) сосредоточены в нескольких помещениях. В жилых домах, лечебных, гостиничных и некоторых других учреждениях водоразборные приборы размещаются на различных этажах; пункты общественного пользования горячей водой коммунальных, спортивных, производственных предприятий располагаются преимущественно на первом этаже или в подвалах. Различное гидростатическое давление в стояках горячего водоснабжения многоэтажных зданий требует установки на отводах в квартиры дроссельных шайб или принятия других мероприятий для обеспечения одинаковых избыточных давлений слива воды из водоразборных приборов на разных этажах. В малоэтажных зданиях и производственных бытовых помещениях эти требования не имеют существенного значения.
Суточная неравномерность горячего водоснабжения жилых зданий домов существенно отличается от не равномерности общественно-производственного потребления горячей воды. Для последних характерно периодическое пользование горячей водой в определённое время суток, которое требует в одном случае создание запасов горячей воды, а в другом временного включения подогревателей воды.
По прокладка трубопроводов от местного теплового пункта до водоразборных приборов различают системы: с верхней и нижней разводкой, тупиковые и с циркуляцией.
По способу циркуляции горячей воды системы бывают с естественной и принудительной (насосной) циркуляцией.
По месту аккумулирования горячей воды различают системы:
с индивидуальным аккумулированием в МТП;
с групповым аккумулированием в ЦТП;
в водогрейных котлах местной котельной;
с центральным аккумулированием у источника тепла.
1.1.1. Централизованные системы горячего водоснабжения.
Отличительной чертой централизованного горячего водоснабжения является непрерывное поступление горячей воды у водоразборным приборам. В современных системах теплоснабжения наибольшее распространение получило приготовление горячей воды в местных или центральных тепловых пунктах, и которых вода поступает в системы горячего водоснабжения.
Горячее водоснабжение от МТП организуется главным образом при районном или квартальном теплоснабжении. Схемы местных систем горячего водоснабжения отличаются большим разнообразием и зависят от назначения и размеров здания, характера изменения тепловой нагрузки и многих других факторов.
В банно-прачечных хозяйствах и подобных им предприятиях с постоянным и большим водоразбором распространены наиболее простые и дешёвые тупиковые схемы с верхней разводкой и аккумулятором. Горячая вода в таких системах может приготавливаться заранее до начала водоразборов. Большой запас воды в аккумуляторе позволяет сохранять высокую температуру даже при продолжительных перерывах потребления воды. Такие системы используют также в небольших малоэтажных жилых домах с периодическим разбором.
В больших жилых зданиях с неравномерным потреблением горячей воды и без аккумулирования тупиковая разводка недопустима , так как продолжительное прекращение водоразбора может привести к недопустимому остыванию воды и необходимости её слива. Остывание воды в разводящих трубопроводах предупреждается непрерывной или кратковременной естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя в местной системе.
Естественная циркуляция наиболее эффективна в системах с верхней разводкой, так как с устройством замкнутого контура непрерывно действующая циркуляция возникает естественным путём. Естественное движение воды происходит за счёт разной плотности горячей и остывшей воды. Обычно разность плотности воды бывает небольшой, поэтому необходимое циркуляционное давление обеспечивается тщательной тепловой изоляцией подающего стояка и прокладкой разводящих трубопроводов без тепловой изоляции. В результате разность температур воды в контуре (на выходе из подогревателя и на входе в него) достигает максимального значения.
В зданиях с большими чердачными помещениями вместо воздухосборников целесообразно устанавливать баки-аккумуляторы. В верхних баках-аккумуляторах, сообщённых с атмосферой, наблюдается частичная деаэрация воды, в результате которой ослабляется внутренняя коррозия трубопроводов. Как подтвердила практика, системы с верхним баком оказались долговечнее систем с нижним расположением аккумуляторов.
В виду сравнительно малой величины естественного циркуляционного давления пределы применения естественной циркуляции ограничены (табл.1.1).
В зданиях с длиной разводящих трубопроводах, превышающих допустимые пределы, применяется принудительная циркуляция с помощью насосов. Она допускается в системах с нижней разводкой трубопроводов. Такие системы удобны для жилых домов новых серий, в которых чердачные помещения отсутствуют или малы для размещения трубопроводов и арматуры.
Системы горячего водоснабжения с непрерывной циркуляцией работают с постоянным подогревом воды, что является необходимым условием применения полотенцесушителей. Поэтому в жилых домах и зданиях, перечень которых установлен нормами проектирования [4], горячее водоснабжение должно проектироваться с циркуляцией и полотенцесушителями. Полотенцесушители размещаются в ванных комнатах и душевых помещениях на трубопроводах, в которых обеспечивается постоянное протекание горячей воды. Часто Полотенцесушители присоединяются к циркуляционным стоякам
Необходимость применения циркуляции определяется из условия, чтобы температура воды в наиболее удалённой и высокорасположенной точке водоразбора была не ниже значений: для закрытой системы не менее 50 0C; для открытой не менее 60 0С [1]. При этом в жилых домах до пяти этажей без полотеенцесушителей циркуляция воды должна предусматриваться только в подающих трубопроводах. В зданиях большой и любой этажности, но с полотенцесушителями на трубопроводах горячего водоснабжения, циркуляция должна предусматриваться в подающих трубопроводах и разводящих стояках одновременно.
Системы горячего водоснабжения с нижней разводкой и аккумулированием могут иметь только нижнее расположение баков-аккумуляторов. Нижние баки находятся под статическим давлением воды самой высокой точки водоразбора, поэтому в них деаэрация воды не происходит. Запас тепла в баках создаётся при уменьшении или прекращении водоразбора, когда производительность насоса и подогревателя превышает нагрузку горячего водоснабжения. В такие периоды поступление холодной воды из водопровода в замкнутую систему уменьшается или полностью прекращается, а непрерывная работа подогревателя используется на повышение тепловой энергии в системе.
При отсутствии водоразбора вся горячая вода из подогревателя поступает в систему (на циркуляцию) и в бак, вытесняя из него холодную воду сверху вниз. Вытесняемая из бака вода смешивается с остывшей циркуляционной водой и вновь через подогреватель нагнетается в бак и в систему. При частичном водоразборе убыль воды в системе пополняется из водопровода, а поступление горячей воды в бак уменьшается на величину установившегося водоразбора. Такой процесс постепенного заполнения аккумулятора горячей водой называется зарядкой. Когда разбор горячей воды становиться равным производительности зарядочного насоса и подогревателя, зарядка аккумулятора прекращается, и ввиду падения давления в циркуляционном трубопроводе обратный клапан закрывается, прекращая циркуляцию воды. При максимальном водоразбора, превышающем производительность установки, давление в разводящих трубопроводах становиться меньше давления в водопроводе. Когда под давлением холодной водопроводной воды недостающее количество горячей воды будет вытесняться в систему из бака снизу вверх аккумулятор при этом разряжается.
Резкие колебания нагрузки горячего водоснабжения вызывают непрерывные смены процессов зарядки и разрядки, поэтому схемы с нижним расположением аккумуляторов должны быть полностью автоматизированы.
Схемы горячего водоснабжения с непосредственным водоразбором из тепловых сетей отличаются от ранее изложенных, лишь в том, что в тепловых пунктах вместо подогревателей устанавливаются групповые смесители. Смесители предназначены для понижения температуры сетевой воды из подающего трубопровода подмешиванием более холодной воды, поступающей из системы отопления. Необходимая температура горячего водоразбора регулируется изменением подачи воды из подающего трубопровода с помощью регулятора температуры. Для устранения перетоков воды из подающего трубопровода в обратный на обратном трубопроводе устанавливается обратный клапан.
Подогреватели горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения обходятся значительно дороже смесителей. Но при непосредственном водоразборе из тепловых сетей затраты на подготовку подпиточной воды на тепловой станции и перекачку теплоносителя в сетях превышает экономию, получаемую от замены подогревателей в тепловых пунктах смесительными приборами. Использование комбинированной схемы даёт ощутимую экономию расхода сетевой воды за счёт добавки в местную системы водопроводной воды, нагреваемой в подогревателе обратной водой из системы отопления. Когда температура сетевой воды в обратном трубопроводе повышается до 70 0С, водоразбор из подающего трубопровода может быть полностью сокращён. В этом случае горячее водоснабжение целиком обеспечивается водопроводной водой, нагреваемой в теплообменнике. Эта схема по капитальным затратам дороже схем с непосредственным водоразбором, но, по данным эксплуатации в Свердловэнерго, позволяет сократить объём водоподготовки на 3540 % и расход электроэнергии на циркуляцию сетевой воды на 20 %.
Горячее водоснабжение от ЦТП рассчитывают обычно для обслуживания 220 зданий. Групповые подогреватели (в закрытых системах теплоснабжения) и смесительные устройства (в открытых системах теплоснабжения) в ЦТП присоединяются к тепловым сетям по таким же схемам, как и в МТП. Из ЦТП горячая вода по квартальным сетям подаётся в МТП каждого здания в квартале. МТП системы горячего водоснабжения зданий подающими и циркуляционными стояками врезаются соответствующие трубопроводы, положенные от ЦТП обычно в подвалах домов.
Групповое приготовление горячей воды в ЦТП вместе с преимуществами, имеет много недостатков. Наиболее серьёзные недостатки вызваны непосредственным присоединением стояков местных систем горячего водоснабжения к квартальным трубопроводам от ЦТП. Непосредственное соединение создаёт большое число перемычек между подающим и циркуляционными трубопроводами, которое затрудняет равномерное распределение горячей воды по стоякам в здании и между зданиями. Ввиду неравенства гидравлического сопротивления ближних и дальних перемычек расходы воды по мере удаления зданий от ЦТП по перемычкам уменьшаются и иногда значительно. Для восстановления расчётных расходов горячей воды в каждом здании требуется установка в МТП дополнительной регулирующей арматуры, например регуляторов расхода, шайб. Это, в свою очередь, усложняет наладку системы и её обслуживание.
Стремление увеличить число обслуживаемых зданий в радиусе действия ЦТП приводит также к существенному снижению температуры горячей воды у наиболее удалённых потребителей. Низкая температура воды способствует росту её потребления за счёт слива остывшей воды и сокращения расхода холодной воды на подмешивание к горячей воде. Для предупреждения значительного охлаждения и слива воды из системы наиболее удалённых зданий рекомендуется предусматривать в них дополнительную автономную циркуляцию воды с помощью местных циркуляционных насосов, которая одновременно повышает гидравлическую устойчивость горячего водоснабжения.
Исходя из отмеченных явлений, выбор группового приготовления горячей воды в каждом конкретном случае необходимо поддерживать технико-экономическим расчётом.
Централизованное горячее водоснабжение в системах с паровым теплоносителем применяется в основном в рабочих посёлках сельских населённых пунктов имеющих собственные паровые котельные или получающих тепло от ближайших производственных комплексов. Приготовление горячей воды производиться либо на месте потребления по схемам, рассмотренным выше, либо непосредственно в котельных. Водопроводная вода нагревается в секционных или ёмких пароводяных подогревателях поверхностного типа. Для банно-прачечных комбинатов и душевых производственных предприятий допускается использование смесительных подогревателей, в которых пар подводиться под уровень воды через перфорированные трубы или бесшумные пароструйные смесители.
1.1.2. Санитарные приборы, трубы и арматура.
Системы горячего водоснабжения монтируют из стальных оцинкованных труб, а при диаметрах более 150 мм из обычных не оцинкованных сварных труб. В отдельных случаях допускается применение труб из пластических масс и стальных труб с покрытием внутренних поверхностей термостойкими и противокоррозионными материалами.
Арматуру используемую в системах горячего водоснабжения, разделяют на трубопроводную и водоразборную. К трубопроводной арматуре относят: задвижки, вентили, регулирующие и предохранительные клапаны, направляющую арматуру. Арматура, устанавливаемая на трубопроводы горячего водоснабжения, изготавливается из стали, серого и ковкого чугуна, бронзы и термостойких пластмасс на рабочее давление до 1 МПа. Арматура соединяется с трубопроводами диаметром до 50 мм на резьбе, с трубами большего диаметра на фланцах. На всех трубопроводах с диаметром до 50 мм применяется муфтовая арматура из цветных металлов или термостойких пластмасс. Для удаления воздуха из верхних точек системы применяют воздухосборники или различные воздухоотводчики.
Водоразборная арматура выполняется разнообразных конструкций. Туалетные краны и смесители для умывальников и ванн жилых и общественных зданий изготовляются из цветных металлов с хромированной поверхностью, краны и смесители для моек и кухонных раковин из цветных металлов (с хромированием и без хромирования) или из ковкого чугуна.
Полотенцесушители заводской поставки собираются из никелированных латунных или водогазопроводных оцинкованных труб с наружным диаметром до 38 мм, а на месте монтажа могут изготовляться из оцинкованных труб в виде изогнутых змеевиков. Недостаток гнутых полотенцесушителей являются отслоение цинковых покрытий на сгибах труб, которые способствуют ускоренной коррозии. Прямоточные регистры из стальных оцинкованных труб конструкции Моспроекта более долговечны благодаря сборке секций из прямых труб без сварки. Высокой коррозийной стойкостью обладают полотенцесушители из сборных чугунных регистров конструкции НИИ Мосстроя. Такие полотенцесушители собираются из гладких чугунных труб, соединённых на резьбе с помощью чугунных угольников.
1.1.3. Оборудование установок горячего водоснабжения.
В системах горячего водоснабжения широкое распространение получили скоростные и ёмкие подогреватели.
Скоростные водоводяные секционные подогреватели изготовляют из стандартных труб с наружным диаметрами 57325 мм. Внутри корпуса размещается пучок латунных или стальных трубок от 7 до 140 шт. с диаметром 16/14,5 и 16/13,2 мм. Секции со стальными трубками в водопроводной воде быстро коррозируют, поэтому применяются в независимых отопительных системах, заполненных водой постоянного качества. Секции с латунными трубками лучше противостоят коррозии, поэтому используются для горячего водоснабжения. Необходимая поверхность нагрева подогревателя набирается соединением нескольких секций. Секции соединяются между собой по ходу греющей воды патрубками на фланцах, по ходу нагреваемой воды калачами. Подогреваемую воду рекомендуется пропускать в трубном пучке, это облегчает чистку внутри трубок и подбор допустимой скорости воды (до 2 м/с). Противоточное движение теплоносителей с предельными скоростями потоков позволяет получить высокие коэффициенты теплопередачи. (до 1500 Вт/м2· 0С), вследствие чего подогреватели называются скоростными. Подогреватели рассчитаны на допустимое давление в межтрубном и трубном пространствах до 1 МПа и выпускаются промышленностью без линзовых компенсаторов на корпусе.
Скоростные пароводяные подогреватели выпускаются по нагреваемой воде двух- и четырёхходовыми конструкциями в однокорпусном исполнении. Двухходовые подогреватели рассчитаны на перепад температур нагреваемой воды 25 0С, что применимо для отопительных систем. Для горячего водоснабжения принимаются четырёхходовые подогреватели, дающие более высокий нагрев воды. Поверхность нагрева этих подогревателей выполняется из латунных трубок диаметром 16/14 мм.
Ёмкие подогреватели предназначены для горячего водоснабжения с периодическим водоразбором. Поверхности нагрева подогревателей изготавливаются из стальных труб диаметром 33,53,25 и 482,в виде двухходовых змеевиков. Подогреватели рассчитаны на применение парового и водяного греющего теплоносителя. Конструкция подогревателя не позволяет обеспечить высокие скорости теплоносителей, поэтому коэффициент теплопередачи примерно в 3 раза меньше, чем в скоростных подогревателях. Ёмкие подогреватели, обогреваемые паром с давлением более 0,07 МПа и водой с температурой выше 115 0С, для безопасности обслуживания должны иметь предохранительные клапаны.
Смешивающие пароводяные подогреватели по принципу действия бывают: барботажные, струйные, капельные и плёночные. В барботажных подогревателях пар подаётся под уровень воды по перфорированным трубкам. Этот способ малопроизводителен и применяется для нагревания малых объёмов воды. Работа пароструйных подогревателей сопровождается сильным шумом, поэтому их применяют в установках горячего водоснабжения предприятий. Интенсивное смешение теплоносителей обеспечивает большие коэффициенты теплопередачи (до 20 000 Вт/м2? 0С). несколько меньше коэффициенты теплопередачи достигаются в капельных и плёночных подогревателях.
Смесители применяют для получения требуемой температуры горячей воды при непосредственном водоразборе из тепловых сетей.
Аккумуляторы бывают прямоугольной и цилиндрической формы. Баки должны иметь лазы с закрывающимися крышками, а при высоте более 1,5 м и внутренние лестницы. Внутри баки покрывают антикоррозийной защитой, снаружи ёмкости теплоизолируются и окрашиваются.
Прямоугольные аккумуляторы допускается использовать только при верхнем размещении (на чердаке), потому что они не рассчитаны для работы под избыточным давлением. Баки оборудуются пароотводящим патрубкам, сообщённым с атмосферой, и переливным устройством. Конструкция аккумулятора должна предусматривать слив горячей воды на высоте 1 м от днища бака и отвод воды в систему горячего водоснабжения на высоте не менее 50 мм от днища. этим условием уменьшается насыщение воды воздухом и вынос шлама из бака.
При нижнем расположении аккумуляторов используют только цилиндрические баки, рассчитанные на рабочее давление не менее 0,6 МПа. В качестве аккумуляторов пригодны также механические фильтры (без внутреннего устройства). Нижние баки-аккумуляторы всегда находятся под давлением, поэтому должны иметь предохранительные клапаны. Количество баков-аккумуляторов принимается не менее двух, каждые по 50 % рабочего объёма.
Водомеры в тепловых пунктах устанавливают на линиях водопроводной воды с температурой до 30 0С. по конструкции различают водомеры крыльчатые и турбинные. Водомеры подбираются по калибрам, при выборе водомеров руководствуются характерным расходом, при котором потеря напора в водомере составляет 10 м. Длительная работа водомера на характерном расходе недопустима по соображениям прочности счётного механизма. При минимальных расходах воды показания прибора становятся неустойчивыми. Нормальная работа характеризуемая устойчивой точностью измерений, соответствует расходу воды 20 % (для турбинных) и 30 % (для крыльчатых) от характерного расхода. При максимально допустимом расходе воды допустимая потеря напора не должна превышать 2,5 м в крыльчатых и 1,5 м в турбинных водомерах. Для длительной эксплуатации водомера рекомендуется принимать потери напора не более 1 м для крыльчатых и 0,5 м для турбинных, при этом суточный расход не должен превышать два характерных расхода.
Насосы в системах горячего водоснабжения применяются в основном на циркуляционных линиях с температурой воды до 60 0С. Потери напора в циркуляционных трубопроводах невелики, поэтому используются малонапорные насосы. Зарядочные и подкачивающие насосы работают в условиях, подобных циркуляционным насосам. Таким условиям наиболее соответствуют характеристики насосов К, ВК, ВС, ЦНШ. Количество насосов, установленных в тепловом пункте, должно быть не менее двух, один из них принимается резервным.
1.2. Отопление.
Системы отопления, создаваемые в процессе проектирования и возведение зданий, являются их органической частью. Все элементы систем – оборудование, теплопроводы, приборы, арматура связаны со строительными конструкциями и интерьером помещений, поэтому развитие строительной техники отопления. Повышение степени механизации и индустриализации общестроительных работ вызывает унификацию и укрупнение монтажных элементов, в том числе и элементов систем отопления, что обеспечивает снижение трудовых затрат и сокращение сроков монтажных работ.
С другой стороны, системы отопления предназначены для длительной эксплуатации совместно с другими системами технического обеспечения жизни и деятельности людей и поэтому является частью технологического (инженерного) оборудования зданий. Все их элементы рассчитывают для выполнения определённых теплогидравлических функций. Эти элементы, представляя собой отдельные механические детали, совершенствуются независимо от развития общестроительной техники.
Строительно-механическая двойственность систем отопления проявляется в каждом проекте. При проектировании стремятся надёжно обеспечить тепловой режим зданий при действии будущих систем отопления и вместе с тем увязывают элементы систем с архитектурно-строительными деталями зданий. Наиболее тесно увязываются детали при разработке систем параллельно-лучистого отопления, когда греющие элементы включаются в строительные конструкции зданий.
Таким образом, при проектировании отопления решают задачи создания надёжных и экономических систем, органически связанных с конструкциями зданий, способствующих внедрению индустриальных способов производства заготовительно-монтажных работ.
В недалёком будущем можно ожидать применения более “тёплых” искусственных строительных материалов, использование теплоты фазовых превращений в строительных конструкциях и “утепления” световых проёмов помещений, что значительно снизит теплозатраты на отопление и, возможно, даже изменит конструкцию систем. Могут, например, получить распространение комбинированные системы отопления, состоящие из централизованной водяной части упрощённой конструкции с приборами не только уменьшенной, но и одинаковой мощности, создающей устойчивое “фоновое” отопление, и из дополнительных индивидуальных быстродействующих приборов, обеспечивающих поддержание необходимой температуры помещений.
В настоящее время при централизованном теплоснабжении высокотемпературной водой считается оправданным стремление повышать расчётную температуру и скорость движения теплоносителя в системах отопления. Это делают для уменьшения площади поперечного сечения теплопроводов и нагревательной поверхности приборов и калориферов. Однако повышение температуры теплоносителя в большинстве случаев препятствуют санитарно-гигиенические требования, предусматривающие нормативное ограничение высшего значения температуры теплоносителя в системе отопления того или иного здания.
Увеличение скорости движения теплоносителя открывает возможности создание систем отопления с управляемым аэродинамическим или гидравлическим режимом для повышения их тепловой устойчивости.
К сожалению, на практике до сих пор используется проектирование систем водяного отопления, рассчитанных на потери давления 1015 кПа (10001500 кг/м2), особенного при зависимом присоединении к наружным теплопроводам с применением водоструйных элеваторов. При этом принимают низкие значения скорости, близкие к скорости движения в гравитационных системах отопления. Это приводит к проектированию металлоёмких систем с недостаточным использованием давления, создаваемого насосами, для циркуляции воды.
Создание работоспособных систем отопления, устойчиво распределяющих теплоту по всем помещениям, ещё не означает достижения основной цели отопления обеспечения благоприятного самочувствия и высокой жизнедеятельности людей в холодное период года путём поддержания комфортных температурных условий в помещениях. Для достижения этой цели в конкретном здании требуется увеличивать или уменьшать теплоотдачу в помещения в связи с отклонением от тех изменений погоды и теплопоступлений, которые были учтены при проектировании системы отопления. На систему отопления возлагается дополнительная эксплуатационная задача устранять небаланс теплоты, возникающий из-за случайных внешних и внутренних воздействий на тепловой режим помещений, с тем чтобы изменения температуры воздуха в помещениях не превышало 2 ОС.
Эта задача может быть решена, если конструкция системы будет приспособлена к проведению местного и индивидуального регулирования температуры и количества теплоносителя. Естественно верхний предел теплоподачи всегда будет ограничен тепловой мощностью системы в целом или отдельных её частей, агрегатов и приборов.
Примером конструктивного изменения системы для устранения последствий неравномерного воздействия ветра и солнечной радиации на здание является разделение системы отопления на “пофасадные” части с автоматическим регулированием действия этих частей.
Для достижения основной цели система отопления может также способствовать повышению температуры поверхности наружных ограждений и уменьшению “дутья” от световых проёмов помещений. Можно, например, одностороннее охлаждение людей на рабочих местах, если подавать нагретый воздух струями, настилающими на стекло, повышающими температуру его поверхности и отклоняющими потоки охлаждённого воздуха от людей.
В качестве теплоносителя селитебной зоны выбрана вода. Это связана с тем, что она обладает преимуществами перед паром
В зависимости от числа теплопроводов в тепловой сети водяные системы теплоснабжения могут быть однотрубными, двухтрубными, трехтрубными, четырехтрубными и комбинированными, если число труб в тепловой сети не остается постоянным. Упрощенные принципиальные схемы указанных систем приведены на рис.1.1.
Наиболее экономичные однотрубные (разомкнутые) системы (рис.1.1,а) целесообразны только тогда, когда среднечасовой расход сетевой воды, подаваемой на нужды отопления и вентиляции, совпадает со среднечасовым расходом воды, потребляемой для горячего водоснабжения. Но для большинства районов нашей страны, кроме самых южных, расчетные расходы сетевой воды, подаваемой на нужды отопления и вентиляции, оказываются больше расхода воды, потребляемой для горячего водоснабжения. При таком дисбалансе указанных расходов неиспользованную для горячего водоснабжения воду приходится отправлять в дренаж, что является очень неэкономичным. В связи с этим наибольшее распространение в нашей стране получили двухтрубные системы теплоснабжения: открытые (полузамкнутые) (рис.1.1,б) и закрытые (замкнутые) (рис.1.1,в).
При значительном удалении источника тепло от теплоснабжаемого района (при “загородных” ТЭЦ) целесообразны комбинированные системы теплоснабжения, представляющие собой сочетание однотрубной системы и полузамкнутой двухтрубной системы (рис.1.2,а). В такой системе входящий в состав ТЭЦ пиковый водогрейный котел размещается непосредственно в теплоснабжаемом районе, образуя дополнительную водогрейную котельную. От ТЭЦ до котельной подается по одной трубе только такое количество высокотемпературной воды, которое необходимо для горячего водоснабжения. Внутри же теплоснабжаемого района устраивается обычная полузамкнутая двухтрубная система.
В котельной к воде от ТЭЦ добавляется подогретая в котле вода из обратного трубопровода двухтрубной системы, и общий поток воды с более низкой температурой, чем температура воды, поступающей от ТЭЦ, направляется в тепловую сеть района. В дальнейшем часть этой воды используется в местных системах горячего водоснабжения, а остальная часть возвращается в котельную.
Трехтрубные системы находят применение в промышленных системах теплоснабжения с постоянным расходом воды, подаваемой на технологические нужды (рис.1.2,б). Такие системы имеют две подающие трубы. По одной из них вода с неизменной температурой поступает к технологическим аппаратам и к теплообменникам горячего водоснабжения, по другой вода с переменной температурой идет на нужды отопления и вентиляции. Охлажденная вода от всех местных систем возвращается к источнику тепло по одному общему трубопроводу.
Четырехтрубные системы (рис.1.2,в) из-за большого расхода металла применяются лишь в мелких системах с целью упрощения абонентских вводов. В таких системах вода для местных систем горячего водоснабжения приготовляется непосредственно у источника тепла (в котельных) и по особой трубе подводится к потребителям, где непосредственно поступает в местные системы горячего водоснабжения. В этом случае у абонентов отсутствуют подогревательные установки горячего водоснабжения и рециркуляционная вода систем горячего водоснабжения возвращается для подогрева к источнику тепла. Две другие трубы в такой системе предназначаются для местных систем отопления и вентиляции.
Рис.1.1.Принципиальные схемы теплоснабжения.
А) однотрубная (разомкнутая); Б)двухтрубная открытая; В) двухтрубная закрытая;
1 источник тепла; 2 подающий трубопровод сети; 3 абонентский ввод; 4 калорифер вентиляции; 5 абонентский теплообменник; 6 нагревательный прибор; 7 трубопроводы местной системы отопления; 8 местная система ГВ; 9 обратный трубопровод тепло сети;
10теплообменник горячего водоснабжения; 11 холодный водопровод.
Рис.1.2. Принципиальные схемы теплоснабжения.
А) комбинированная; Б)трёхтрубная; В) четырёхтрубная;1источник тепла; 2подающий трубопровод сети; 3абонентский ввод; 4калорифер вентиляции; 5абонентский теплообменник; 6нагревательный прибор; 7трубопроводы местной системы отопления; 8местная система ГВ; 9обратный трубопровод тепло сети; 10теплообменник горячего водоснабжения; 11холодный водопровод; 12технологический аппарат; 13подающий трубопровод ГВ; 14рециркуляционный трубопровод ГВ;15котельная; 16водогрейный котёл; 17насос.
3
11
2. Расчёт системы горячего водоснабжения и отопления.Общие положения и выбор нормативных источников расчёта.
В городе Нефтеюганске имеется открытая система теплоснабжения с разветвлениями от тепловой сети к группам домов, а иногда и к одному дому, поэтому установка ЦТП является не выгодной, потому что окажется необходимым прокладка новых теплопроводов и полностью обвязывать группу домов, что требует больших капиталовложений, а также изменение прокладки других сетей: газопровода, водопровода, канализации, телефонных кабелей, а также пожарного водопровода. Исходя из этого принимаемся к разработке МТП, которые будут располагаться в подвалах домов на вводах. Для переоборудования МПТ потребуется установка водоподогревателей, насосов и арматуры в тепловом пункте.
Расчет ведём для одного типового дома в городе Нефтеюганске, выбрав его предварительно, как один из большинства подобных. При проектировании данного МТП его расчёты легко будут, при необходимости, перенесены на лома всей донной серии 600 А /Н-ур.
Расчёт расходов теплоты на отопление и вентиляцию жилого здания ведётся по нормативным данным на базе СНиП 2.04.01-85 (2000) Внутренний водопровод и канализация зданий.
Расчёт расходов теплоты на горячее водоснабжение ведётся по нормативным данным на базе СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети.
Выбор расчетной схемы сделан на основе теоретических знаний и учебной литературы [1,2].
2.1. Расчёт системы горячего водоснабжения дома.Расчёт ведётся для дома серии 600 А/Н-ур. Причём одной из главных задач является сохранение имеющихся трубопроводов, как следствие удешевления работ проводимых при проектировании.
Серия домов 600 А/Н-ур разработана Ленградстройпроектом специально для районов приравненных к районам крайнего севера. Жилой дом №18 является девятиэтажным 108-ти квартирным. Он состоит из трёх одинаковых блок секций, каждая секция имеет две двухкомнатные квартиры и две трёх комнатные. В каждой квартире установлена водоразборная арматура: смеситель мойки на кухне, смеситель ванны и умывальника.
Вся данная арматура расположена в доме в соответствии с проектной документацией на дом и её расположение приведено, как пояснение на рис.2.1.1 и на листе 2.
2.1.1. Определение расчётных расходов воды и теплоты.Определяем расчетные расходы воды и теплоты на горячее водоснабжение данного дома. Система горячего водоснабжения подключена к тепловым сетям по закрытой схеме. В данном доме, в каждой квартире установлена следующая водоразборная арматура: смеситель мойки на кухне, смесители ванны и умывальника. План типового этажа секции жилого здания приведён на рис.2.1.1. и на листе 2.
Общее число потребителей горячей воды в доме:
где i1 количество трёхкомнатных квартир в доме, i1 = 54
i2 количество двухкомнатных квартир в доме, i2 = 54;
k1 количество людей проживающих в трёхкомнатной квартире, k1 = 4;
k2 количество людей проживающих в двухкомнатной квартире, k2 = 3.
U = 54 4+54 3 = 378 чел
Общее количество водоразборных приборов в здании:
N = j1 i1 + j2 i2
где j1 количество водоразборных приборов в доме, j1 = 3;
j2 количество водоразборных приборов в доме, j1 = 3;
N = 3 54 + 3 54 = 324 шт.
Вероятность действия водоразборных приборов системы горячего водоснабжения:
2.1.1.1
где gи.h норма расхода горячей воды на одного человека в час наибольшего водопотребления [4, прил.3] , gи.h = 10 л/час;
g норма расхода горячей воды для ванны [4, прил.3] как для прибора с водоразборного прибора с наибольшим расходом воды, g = 0,2 л/с.
Принимая, определяем вероятность использования водоразборных приборов в системе горячего водоснабжения:
2.1.1.2
где Kи коэффициент использования водоразборного прибора в час наибольшего потребления [4, прил.5], Kи = 0,29.
Часовой расход горячей воды в час наибольшего водопотребления:
2.1.1.3
где ah безразмерный коэффициент ah = 6,31 (4, прил.4), выбранный по значению Ph N = 0,055 324 = 17,82.
м3/час
Средний расход горячей воды за сутки наибольшего водопотребления:
2.1.1.4
где gИ норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки наибольшего водопотребления [4, прил.3], gИ = 120 л/сут.
м3/сут
Средний расход горячей воды за сутки в отопительный период:
2.1.1.5
где gи.с норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки отопительного периода [4, прил.3], gи.с = 105 м3/сут.
м3/сут
Секундный расход горячей воды в системе горячего водоснабжения.
2.1.1.6
где a безразмерный коэффициент [4, прил.4], зависящий от произведения PN=0,01б324=5,184, а= 2,62;
g норма расхода горячей воды для ванны, как для прибора с наибольшим расходом воды, g = 0,2 л/с.
л/сут
Расходы теплоты в системе горячего водоснабжения: определяем по формулам, принимая.
Максимальный часовой расход теплоты:
2.1.1.7
где плотность воды, кг/м3;
с удельная теплоёмкость воды, с=4,186 кДж/(кг);
температура в водоразборных стояках системы горячего водоснабжения, ;
температура холодной воды, ;
Г = 0.1, принимаем по рекомендации источника [14].
кДж/ч ( 421,4 кВт)
Среднечасовой расход теплоты:
А) за сутки наибольшего потребления:
2.1.1.8
кДж/ч (120,9 кВт)
Б) за отопительный период
2.1.1.9
кДж/ч (105,6 кВт)
800 1800 4800 1200 1100 3000 1700
1000
3000 2700 3100 2800 3500 3500 3100 2700 3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Рис. 2.1.1. План типового этажа секции жилого дома № 18
2.1.2. Построение графиков расхода теплоты.На основании имеющегося безразмерного графика расхода горячей воды (рис.2.1.2) строим график расхода теплоты по часам суток.
GГ.В, %
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
Рис 2.1.2. График расхода горячей воды по часам суток.
Для этого берём значение безразмерного расхода для промежутка времени и умножаем его на среднечасовой расход теплоты кДж, и так для всех промежутков времени. Полученные результаты заносим в табл.2.1.1 и строим график расхода теплоты по часам суток (рис.2.1.3 и лист 6);
Пример расчёта
для промежутка времени 0..2 часов:
4351350,6 = 261081 кДж/ч;
для промежутка времени 2..6 часов:
4351350,2 = 87027 кДж/ч;
для промежутка времени 6..8 часов:
4351351,2 =522162 кДж/ч;
Остальные промежутки смотри табл. 2.1.1.
Таблица 2.1.1
| Промежутки времени, час | 0..2 | 2..6 | 6..8 | 8..10 | 10..12 | 12..14 | 14..16 | 16..18 | 18..20 | 20..22 | 22..23 |
| GГ.В, в долях | 0,6 | 0,2 | 1,2 | 0,8 | 0,6 | 1,2 | 1 | 1,2 | 1,4 | 2 | 1,6 |
, кДж/ч | 435135 | ||||||||||
| кДж/ч | 2,61081 | 0,87027 | 5,22162 | 3,48108 | 2,61081 | 5,22162 | 4,35135 | 5,22162 | 6,09189 | 8,70270 | 6,96216 |
кДж/ч
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
Рис. 2.1.3. График расхода теплоты по часам суток.
Так же используя график теплоты по часам суток (рис. 2.1.3).строим интегральный график потребления и подачи теплоты (рис. 2.1.4 и лист 6). Каждая его ордината выражает суммарный расход теплоты от условного начала отчета (от 0 часов) до рассматриваемого момента. Максимальная ордината равна суточному расходу теплоты. Максимальная разность сообщённого и израсходованного количества теплоты (кДж) на графике показывает запас воды в аккумуляторе.
Расчётные параметры определяем как произведение на количество часов в первом промежутке (0..2), далее, уже полученное произведение суммируем с произведением второго промежутка и т.д. до последнего промежутка.
Расчёт:
первый промежуток от 0 до 2 часов:
2,610811052 = 5,22162105 кДж;
второй промежуток от 0 до 4 часов:
5,22162105+0,870271052 = 6,96216105 кДж
третий промежуток от 0 до 6 часов:
6,96216105+0,870271052 = 8,7027105 кДж;
четвёртый промежуток от 0 до 8 часов:
8,7027105+5,221621052 = 19,14594105 кДж;
пятый промежуток от 0 до 10 часов:
19,14594105 +3,481081052 = 26,1081 105 кДж;
шестой промежуток от 0 до 12 часов:
26,1081 105 +2,610811052 = 31,32972105 кДж;
седьмой промежуток от 0 до 14 часов:
31,32972105 +5,221621052 = 41,77296 105 кДж;
восьмой промежуток от 0 до 16 часов :
41,77296 105 +4,351351052 =50,47566 105 кДж:
девятый промежуток от 0 до 18 часов :
50,47566 105 +5,221621052 = 60,9189105 кДж;
десятый промежуток от 0 до 20 часов:
60,9189105 +6,09189 1052 =73,10268105 кДж;
одиннадцатый промежуток от 0 до 22 часов:
73,10268105 +8,702701052 = 90,50808 105 кДж;
двенадцатый промежуток от 0 до 24 часов:
90,50808 105 +6,962161052 = 104,4324105 кДж.
Полученные результаты заносим в табл. 2.1.2. И по результатам табл. 2.1.2 строим интегральный график потребления и подачи теплоты (рис. 2.1.4).
В табл. 2.1.2 получаем значение расхода теплоты QГ.В и на графике (рис. 2.1.4) в координатах количества теплоты откладываем суммарное потребление теплоты от 0 часов до определённого момента времени (2,4..24 ч.). Точки соединяем ломаной линией. Получим интегральную линию потребления теплоты. Интегральная линия подачи теплоты в течении суток получается соединением точек от 0 до 24 (за сутки), она так же построена на рис. 2.1.4.
Таблица 2.1.2
| Промежутки времени, час | 0..2 | 0..4 | 0..6 | 0..8 | 0..10 | 0..12 |
| кДж/ч | 2,61081 | 0,87027 | 0,87027 | 5,22162 | 3,48108 | 2,61081 |
| кДж/ч | 5,22162 | 6,96216 | 8,7027 | 19,14594 | 26,1081 | 31,32972 |
| Промежутки времени, час | 0..14 | 0..16 | 0..18 | 0..20 | 0..22 | 0..24 |
| кДж/ч | 5,22162 | 4,35135 | 5,22162 | 6,09189 | 8,70270 | 6,96216 |
| кДж/ч | 41,77296 | 50,47566 | 60,9189 | 73,10268 | 90,50808 | 104,4324 |
,
кДж
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
Рис. 2.1.4. Интегральный график потребления и подачи теплоты.
2.1.3. Гидравлический расчёт подающих теплопроводов системы горячего водоснабжения.Выполняем гидравлический расчёт магистральных подающих теплопроводов и стояков закрытой системы горячего водоснабжения. Данный дом № 18 построен в 1994 году. Чердак дома является холодным, и горячее водоснабжение в доме монтировалась с нижней разводкой.
Расчётную длину участков магистралей принимаем по плану подвала (рис. 2.1.5 и лист 3), подводок к водоразборным приборам по плану типового этажа (см. рис. 2.1.1 и на листе 2). Высота этажа, по документации на дом № 18, 3 метра. Схема системы приведена на рис. 2.1.6 и на листе 4.
При движении теплоносителя по трубам потери давления складываются из гидравлических сопротивлений трения по длине трубопровода и местных сопротивлений:
2.1.3.1
Гидравлическое сопротивление по длине трубопровода определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:
2.1.3.2
где коэффициент гидравлического трения;
l длина трубопровода, м;
d внутренний диаметр трубопровода, м;
плотность теплоносителя, кг/м2;
w скорость движения теплоносителя , м/с.
Коэффициент гидравлического трения в общем случае зависит от числа Рейнольдса (Re) и относительной эквивалентной шероховатости трубы (kЭ/d).
За эквивалентную шероховатость (kЭ) условно принимают равномерную зернистую шероховатость, выступы которой имеют одинаковую форму и размеры, а потери давления по длине такие же как и в реальных трубах. Величину эквивалентной шероховатости стенок труб с учётом коррозии принимаем для водяных тепловых сетей 0,5 мм.
Для теплопровода здания характерен турбулентный режим движения теплоносителя.
Для гидравлически гладких труб при RekЭ/d 23:
2.1.3.3
Для гидравлически шероховатых труб при RekЭ/d 560:
2.1.3.4
Для переходной области при RekЭ/d =23 560:
2.1.3.5
Местные гидравлические сопротивления определяются по формуле Вейсбаха:
2.1.3.6
где суммарный коэффициент местных сопротивлений на участках трубопровода.
Гидравлический расчёт разветвлённых теплопроводов удобно производить методом удельных потерь давления по длине. Потери на участке теплопровода определяем по формуле:
2.1.3.7
где R удельные потери давления на трение при расчётном расходе воды на участке, Па/м;
l длина расчётного участка, м;
KM коэффициент, учитывающий соотношение потерь давления в местных сопротивлениях и сопротивлениях по длине;
2.1.3.8
Для облегчения расчётов по формуле 2.1.3.8 составлены таблицы и номограммы, которыми положено пользоваться при проектировании тепловых сетей [7].
По СНиП 2.04.01-85 (2000) Внутренний водопровод и канализация зданий. Принимаем KM = 0,2 для подающих и циркуляционных распределительных трубопроводов; KM = 0,5 для трубопроводов в пределах тепловых пунктов, а также для трубопроводов водоразборных стояков с полотенцесушителями; KM = 0,1 для трубопроводов водоразборных стояков без полотенцесушителей и циркуляционных стояков.
Выбираем два расчётных направления: первое от верхних водоразборных приборов стояка 12 до водоподогревателя в тепловом пункте и второе от верхних водоразборных приборов стояка 1 до водоподогревателя. Соответственным образом нумеруем расчётные участки.
Гидравлического расчёта делаем на основании источников [1,12,13,15]. Результаты записываем в табл. 2.1.5. Вначале заполняем графы 1..3, затем по произведению суммарного количества водоразборных приборов N, находящихся за расчётным участком по ходу движения воды, и вероятности их действия P в системе горячего водоснабжения, взятой из таблицы (4, прил.4), находим безразмерный коэффициент а. Расчетные секундные расходы воды на участке определяем по формуле 2.1.1.6. ().
Ориентируясь на допустимые скорости движения воды в трубах, по [13] определяем диаметры трубопроводов на участках DУ, а также удельные потери давления на трения по длине RТ. Данные записываем в графы 7, 8 и 11 табл. 2.1.5. По [11] устанавливаем корректирующие коэффициенты KW и KR и заносим их в графы 9 и 12. Фактическое значение скоростей w на участках теплопровода и удельные потери давления на трение R получаем, умножая табличные значения wT и RT на корректирующие коэффициенты KW и KR . Полученные данные заносим в графы 10 и 13.
Пример расчёта:
Для участка 12.1: NP = 2 0,016 = 0,032;
G = 50,2 0,241 = 0,241 л/с;
w = 0,848 1,48 = 1,255 м/с;
R = 1309 2,77 = 3626 Па/м;
И так же для всех остальных участков. Данные заносим в табл. 2.1.5.
Принимая соответствующие значения коэффициента KМ , рассчитываем потери давления p на каждом расчётном участке (графа 15):
Для участка 12.1: p= 3626 2,2 (1+0,1) = 8775 Па;
Для участка 12.2: p= 4565 3 (1+0,1) = 15065 Па;
Для участка 12.3: p= 7069 3 (1+0,1) = 23328 Па;
Для участка 12.4: p= 1886 3 (1+0,1) =6224 Па;
Для участка 12.5: p= 2354 3 (1+0,1) = 7768 Па;
Для участка 12.6: p= 537 3 (1+0,1) = 1772 Па;
Для участка 12.7: p= 629 3 (1+0,1) = 2076 Па;
Для участка 12.8: p= 720 3 (1+0,1) = 2376 Па;
Для участка 12.9: p= 814 3 (1+0,1) = 2686 Па;
Для участка 12.10: p= 911 6,2 (1+0,2) = 6778 Па;
Для участка 13: p= 1830 0,9 (1+0,2) = 1975 Па;
Для участка 14: p= 2816 6,4 (1+0,2) = 21627 Па;
Для участка 15: p= 361 30 (1+0,2) = 12996 Па;
Для участка 16: p= 1422 2 (1+0,5) = 4266 Па.
В графе 16 суммируем нарастающим итогом потери давления от начального до конечного расчётного участка.
Произведя расчёт для первого направления, определяем располагаемое давление для стояка 1 и участка 17, которое будет равно потерям давления на участках 12.1…12.10, 13, 14, 15.
Потери давления на участке 17 рассчитываются по формуле 2.1.3.7:
p= 3953 1,7 (1+0,2) = 8064 Па;
Потери давления на участках 1.1...1.10 и 17: составляют 84,9 кПа. Невязка потерь давления по двум расчётным направлениям через дальний в ближний водоразборные стояки:
2.1.3.9
что вполне допустимо. Единственно, что при расчёте других стояков и представление потом всей картины может потребоваться установка дроссельных шайб на некоторые стояки.
Аналогично проводиться гидравлический расчёт и увязка потерь давления для других стояков.
Таким образом, определены диаметры теплопроводов и потери давления на всех участках стояков и магистралей. Суммарные потери давления в подающих теплопроводах системы равны потерям давления на наиболее длинном расчётном направлении, в данном случае через стояк 12, т.е.р=117,7 кПа (.Н=11,8 м).
Таблица 2.1.5
Гидравлический расчёт подающих теплопроводов дома № 18.
| № учаска | l, м | N | NP | a | G, л/с | DУ, мм | wТ, м/с | KW | w, м/с | RТ, Па/м | KR | R, Па/м | KМ | p, Па | p, кПа |
| Стояк 12 и участки магистрали 13..16. | |||||||||||||||
| 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 12.10 13 14 15 16 | 2,2 3 3 3 3 3 3 3 3 6,2 0,9 6,4 30 2 | 2 3 6 9 12 15 18 21 24 27 54 81 108 324 | 0,032 0,048 0,096 0,144 0,192 0,240 0,288 0,336 0,384 0,432 0,864 1,296 1,728 5,184 | 0,241 0,270 0,338 0,394 0,440 0,485 0,525 0,562 0,598 0,632 0,896 1,111 1,3182,619 | 0,241 0,270 0,338 0,394 0,440 0,485 0,525 0,562 0,598 0,632 0,896 1,111 1,318 2,619 | 20 20 20 25 25 32 32 32 32 32 32 32 50 50 | 0,848 0,952 1,182 0,798 1,698 0,527 0,585 0,654 0,698 0,738 1,045 1,301 0,011 1,330 | 1,48 1,48 1,48 1,38 1,38 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,20 1,20 | 1,255 1,409 1,749 1,101 2,343 0,675 0,749 0,837 0,893 0,945 1,338 1,665 0,013 1,596 | 1309 1648 2552 806 1006 278 326 373 422 472 948 1459 224 883 | 2,77 2,77 2,77 2,34 2,34 1,93 1,93 1,93 1,93 1,93 1,93 1,93 1,61 1,61 | 3626 4565 7069 1886 2354 537 629 720 814 911 1830 2816 361 1422 | 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,5 | 8755 15065 23328 6224 7768 1772 2076 2376 2686 6778 1975 21627 12996 4266 | 8,8 23,8 47,1 53,4 61,1 62,9 65,0 67,4 70,1 76,8 78,8 100,4 113,4 117,7 |
| № учаска | l, м | N | NP | a | G, л/с | DУ, мм | wТ, м/с | KW | w, м/с | RТ, Па/м | KR | R, Па/м | KМ | p, Па | p, кПа |
| Стояк 1 и участок магистрали 17 pP=117,7 кПа | |||||||||||||||
| 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 17 | 2,2 3 3 3 3 3 3 3 3 3,3 1,7 | 2 3 6 9 12 15 18 21 24 27 108 | 0,032 0,048 0,096 0,144 0,192 0,240 0,288 0,336 0,384 0,432 1,728 | 0,241 0,270 0,338 0,394 0,440 0,485 0,525 0,562 0,598 0,632 1,318 | 0,241 0,270 0,338 0,394 0,440 0,485 0,525 0,562 0,598 0,632 1.318 | 20 20 20 25 25 32 32 32 32 32 32 | 0,848 0,952 1,182 0,798 1,698 0,527 0,585 0,654 0,698 0,738 1,542 | 1,48 1,48 1,48 1,38 1,38 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 | 1,255 1,409 1,749 1,101 2,343 0,675 0,749 0,837 0,893 0,945 1,974 | 1309 1648 2552 806 1006 278 326 373 422 472 2048 | 2,77 2,77 2,77 2,34 2,34 1,93 1,93 1,93 1,93 1,93 1,93 | 3626 4565 7069 1886 2354 537 629 720 814 911 3953 | 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 | 8755 15065 23328 6224 7768 1772 2076 2376 2686 3608 8064 | 8,8 23,8 47,1 53,4 61,1 62,9 65,0 67,4 70,1 73,7 81,8 |
| № учаска | l, м | N | NP | a | G, л/с | DУ, мм | wТ, м/с | KW | w, м/с | RТ, Па/м | KR | R, Па/м | KМ | p, Па | p, кПа |
| Стояк 11 pP=76,8 кПа Принимая диаметры участков стояка 11 такими же, как у соответствующих участков стояка 12 имеем p11.1…11.9 =p12.1…12.9=70,1 кПа | |||||||||||||||
| 11.10 | 3,3 | 27 | 0,432 | 0,632 | 0,632 | 32 | 0,738 | 1,28 | 0,945 | 472 | 1,93 | 911 | 0,2 | 3608 | 73,7 |
|
| |||||||||||||||
| Стояк 10 pP=78,8 кПа Принимая диаметры участков стояка 10 такими же, как у соответствующих участков стояка 11 имеем p10.1…10.10 =p11.1…11.10=73,7 кПа
| |||||||||||||||
| Стояк 9 pP=100,4 кПа Принимая диаметры участков стояка 9 такими же, как у соответствующих участков стояка 11 имеем p9,1…9.10 =p11.1…11.10=73,7 кПа
| |||||||||||||||
| № учаска | l, м | N | NP | a | G, л/с | DУ, мм | wТ, м/с | KW | w, м/с | RТ, Па/м | KR | R, Па/м | KМ | p, Па | p, кПа |
| Стояк 8 pP=117,7 кПа Принимая диаметры участков стояка 8 такими же, как у соответствующих участков стояка 11 имеем p8.1…8.10 =p11.1…11.10=73,3 кПа | |||||||||||||||
| 22 21 20 | 0,9 6,4 14,5 | 54 81 108 | 0,864 1,296 1,728 | 0,896 1,111 1,318 | 0,896 1,111 1,318 | 32 32 50 | 1,045 1,301 0,011 | 1,28 1,28 1,20 | 1,338 1,665 0,013 | 948 1459 224 | 1,93 1,93 1,61 | 1830 2816 361 | 0,2 0,2 0,2 | 1975 21627 6281 | 75,3 96,9 103,2 |
|
| |||||||||||||||
| Стояк 7 pP=103,2 кПа Принимая диаметры участков стояка 7 такими же, как у соответствующих участков стояка 8 и магистрали 22 имеем p7.1…7.10, 22 =p11.1…11.10 + p22=73,7+2,0 = 75,3 кПа
| |||||||||||||||
| Стояки 6, 5, 4, 3,2 имеют невязку менее 27, 9% а суммарные потери стояков такие же, как и у других стояков, так как они подобны и имеют одинаковые длины и диаметры трубопроводов на соответствующих участках. | |||||||||||||||
800
1800
4800
1200
1100
3000
1700
1000
3000 2700 3100 2800 3500 9300 3500 3000 5800 2800 3500 3500 5800 3500 3000 2700 3100 2800 3500 3500 5800 3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 24
Рис. 2.1.5. План подвала дома № 18.
2.1.4. Расчёт потерь теплоты.Определяем потери теплоты подающими теплопроводами системы горячего водоснабжения (см. рис. 2.1.6 и лист 4). Так как температура воды на выходе из подогревателя tH =60 OC, у наиболее удалённого водоразборного прибора не должна быть менее tК =55 ОС. Коэффициент теплопередачи неизолированного теплопровода принимаем K=11,6 кВт/(м2ОС), а КПД изоляции = 0,6.
Потери теплоты (Вт) на каждом расчётном участке:
2.1.4.1
Средняя температура горячей воды в системе
2.1.4.2
0С
Наружные диаметры труб на участках принимаем по [13]. Учитывая место прокладки теплопроводов, расчётную температуру окружающей среды, принимаем: для участков 1 (в ванных комнатах) всех стояков tO = + 25 ОС, для участков 2...9 (в туалетах) принимаем равной +21 ОС, для участков 10 (в не отапливаемых подвалах) всех стояков, а также 13, 14, 15, 17,,,24 +5 ОС. Для участка 16 tO = + 20 OC (как для помещения теплового пункта). Вначале рассчитываем потери теплоты стояком 12. Так как обогрев ванных комнат осуществляется полотенцесушителями, то к теплопотерям стояка добавляем потери теплоты полотенцесушителями в размере 100n (Вт). Суммарные теплопотери стояка 12 и полотенцесушителей:
2.1.4.3
где n количество полотенцесушителей на участках.
Далее определяем потери теплоты по участкам распределительной магистрали (участки 13..22 ). Так как диаметры и длины участков 1.1...1.9 равны диаметрам и длинам участков 12.1...12,9 и стояки находятся в одинаковых условиях теплообмена, то и теплопотери их будут равны.
Расчет потерь теплоты всеми теплопроводами произведён по формулам 2.1.4.1и 2.1.4.3.
Пример расчёта для стояка 12 и участков13, 14, 15, 16:
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
QСТ_12= 69,81+106,89+133,62+133,62+168,72+168,72+168,72+ +168,72+168,72+200,63=1488,17 Вт.
Все полученные значения для данного стояка и участков теплопровода, а так же для других стояков сведены в табл. 2.1.6.
Таблица 2.1.6Расчёт потерь теплоты подающими теплопроводами.
| № учаска | l, м | dН, м | t0, 0C | ,0C | 1 | Потери теплоты, Вт | Q, Вт | Примечание | ||
| q не длине 1 м | Q на участке | |||||||||
| Стояк 12 | ||||||||||
| 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 12,10 | 2,2 3 3 3 3 3 3 3 3 6,2 | 0,0268 0,0268 0,0335 0,0335 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 | 25 21 21 21 21 21 21 21 21 5 | 32,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 52,5 | - - - - - - - - - 0,4 | 31,73 35,63 44,54 44,54 56,24 56,24 56,24 56,24 56,24 32,36 | 69,81 106,89 133,62 133,62 168,72 168,72 168,72 168,72 168,72 200,63 | 69,81 176,7 310,32 443,94 612,66 718,38 950,1 1118,82 1287,54 1488,17 | Суммарные теплопотери стояка 12 с полотенцесушителями (Вт) 1488,17+9100=2388,17 | |
| Участки магистрали 13..16. | ||||||||||
| 13 14 15 16 | 0,9 6,4 30 2 | 0,0423 0,0423 0,0580 0,0580 | 5 5 5 20 | 52,5 52,5 52,5 37,5 | 0,4 0,4 0,4 0,4 | 32,36 32,36 44,36 31,69 | 29,12 207,10 1330,80 63,38 | |||
| № учаска | l, м | dН, м | t0, 0C | ,0C | 1 | Потери теплоты, Вт | Q, Вт | Примечание | ||
| q не длине 1 м | Q на участке | |||||||||
| Стояк 1 | ||||||||||
| 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1,10 | 2,2 3 3 3 3 3 3 3 3 3,3 | 0,0268 0,0268 0,0335 0,0335 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 | 25 21 21 21 21 21 21 21 21 5 | 32,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 36,5 52,5 | - - - - - - - - - 0,4 | 31,73 35,63 44,54 44,54 56,24 56,24 56,24 56,24 56,24 32,36 | 69,81 106,89 133,62 133,62 168,72 168,72 168,72 168,72 168,72 106,79 | 69,81 176,7 310,32 443,94 612,66 718,38 950,1 1118,82 1287,54 1394,33 | Суммарные теплопотери стояка 12 с полотенцесушителями (Вт) 1394,33+9100=2294,33 | |
| Участок магистрали 17, 18 19. | ||||||||||
| 17 | 1,7 | 0,0423 | 5 | 52,5 | 0,4 | 32,36 | 55,01 | |||
| № учаска | l, м | dН, м | t0, 0C | ,0C | 1 | Потери теплоты, Вт | Q, Вт | Примечание | ||
| q не длине 1 м | Q на участке | |||||||||
| В связи с тем, что другие стояки являются подобными первому и двенадцатому, а длины и диаметры трубопроводов но подобных участках совпадают, то определяем только суммарные потери по стоякам 2…11. Стояк 2……………………………………………………………………………………….1394.33+900 = 2294,33 Стояк 3……………………………………………………………………………………….1394,33+900 = 2294,33 Стояк 4……………………………………………………………………………………….1394,33+900 = 2294,33 Стояк 5……………………………………………………………………………………….1394,33+900 = 2294,33 Стояк 6……………………………………………………………………………………….1394,33+900 = 2294,33 Стояк 7……………………………………………………………………………………….1394,33+900 = 2294,33 Стояк 8……………………………………………………………………………………….1488,17+900 = 2388,17 Стояк 9……………………………………………………………………………………….1394,33+900 = 2294,33 Стояк 10………………………………………………………………………………………1394,33+900 = 2294,33 Стояк 11………………………………………………………………………………………1394,33+900 = 2294,33 | ||||||||||
| Длинны и диаметры участков магистрали совпадают, т.е и поэтому потери теплоты равны на участках 13, 19, 22, так же равны 14, 18, 21. | ||||||||||
| 20 | 14,5 | 0,0580 | 5 | 52,5 | 0,4 | 44,36 | 643,22 | |||
| Суммарные потери теплоты подающими теплопроводами равны QП, = QСТ_1, 10 + QСТ_12 2 + QУЧ_13 3 + QУЧ_14 3 + QУЧ_15+ QУЧ_16 +QУЧ_17 +QУЧ_20 QП, = 2294,33 10 + 2388,17 2 + 29,12 3 + 207,10 3 + 1330,8 + 63,38 + 55,01 + 643,22 = 30520,71 Вт (30,5 кВт) | ||||||||||
Определяем циркуляционный расход воды в системе горячего водоснабжения. Для упрощения расчёта представим схему системы горячего водоснабжения (рис. 2.1.5) в упрощенном виде, подставив по расчётным участкам и стоякам теплопотери (рис. 2.1.6).
Расчётный циркуляционный расход воды (кг/ч), компенсирующий теплопотери будет равен:
2.1.5.1
где QП суммарные потери теплоты, равные 30520,71Вт;
t перепад температуры воды в подающих теплопроводах системы, t = tН – tК = 60–55 = 5 ОС;
с удельная теплоёмкость воды, с = 4186 Дж/(кгОС).
кг/ч.
В соответствии с методикой изложенной в [11], циркуляционный расход воды на участке 16 (G16 = 5251 кг/ч) распределяем по участкам магистрали и стоякам пропорционально тепловым потерям в них:
На участке 15
2.1.5.2
кг/ч
На участке 20
2.1.5.3
кг/ч.
На участке 17 кг/ч.
В стояке 9 ;
кг/ч.
На участке 14 кг/ч.
В стояке 10 ;
кг/ч.
На участке 13 кг/ч.
В стояке 11 ;
кг/ч.
В стояке 12 кг/ч.
В стояке 5 ;
кг/ч.
На участке 21 кг/ч.
В стояке 6 ;
кг/ч.
На участке 22 кг/ч.
В стояке 7 ;
кг/ч.
В стояке 8 кг/ч.
В стояке 1 ;
кг/ч.
На участке 18 кг/ч.
В стояке 2 ;
кг/ч.
На участке 19 кг/ч.
В стояке 3 ;
кг/ч.
В стояке 4 кг/ч.
При полученном распределении циркуляционных расходов воды по стоякам и участкам температура горячей воды во всех стояках будет одинаковой:
2.1.5.4
0С.
Гидравлический расчёт циркуляционных теплопроводов начинаем с определения потерь давления на участках подающих теплопроводов циркуляционного кольца через наиболее удалённый стояк 12.
Этот расчёт полностью совпадает с расчетом 2.1.5, только при циркуляции воды на участках циркуляционных магистралей совпадают соответственными магистралями подающих трубопроводов, поэтому просто складываем их и получаем, значение для стояка 12, на основании потерь давления на этом стояке и будем подбирать оборудование для МТП.
кПа (HТР = 16,2 м. вод.ст.)
Суммарные потери напора будут равны:
H = HТР + НСЧ + HСТ;
где НСЧ потери напора в счетчике [1], НСЧ = 0,6 м;
HСТ потери напора по высоте, согласно высоты стояка HСТ =28,2 м
H =16,2 + 0,6 + 28,2 = 45 м
Согласно тому, что на самом верхнем водоразборном приборе вода должна истекать, прибавляем ко всей потери напор равный 3 м и требуемый напор округляем в сторону большого значения:
Н1,ТРЕБ = 45 + 3 = 48 м
НТРЕБ = 50 м.
По данному требуемому напору будем осуществлять подбор оборудования.
Рис. 2.1.6. Аксонометрическая схема разводки трубопровода горячего водоснабжения дома №18.
Ц.ст.9
1 этаж.
12 этаж
Ц.ст.12
Г.В.ст.9
Г.В.ст.7
Г.В.ст.6
Г.В.ст.8
Г.В.ст.5
Г.В.ст.1
Г.В.ст.3
Ц.ст.4
Ц.ст.8
Ц.ст.1
Ц.ст.5
Ц.ст.6
Ц.ст.7
Г.В.ст.4
Г.В.ст.2
Ц.ст.10
Ц.ст.3
Ц.ст.2
Г.В.ст.11
Г.В.ст.12
Г.В.ст.10
Литература.Козин В.Е., Левина Т.А., Марков А.П. и др. Теплоснабжение: Учеб. Пособие для вузов. М: Высш. шк., 1980. 408 с.
Копко В.М., Зайцева Н.К., Базыленко Г.И. Теплоснабжение (курсовое проектирование): Учеб. пособие для вузов. Мн.: Выш. шк., 1985. 139 с.
Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/ А.М. Бакластов, В.М. Бродянский, Б.П. Голубев и др.; Под общ. ред. В.А. Григорева и В.М. Эорина. М: Энергоатомиздат, 1983. 552 с., ил.
СНиП 2.04.01-85 (2000) Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Госстрой России, 2000. 72 с.
СНиП II-60-75 Планировка и застройка городов, посёлков и сельских населенных пунктов
СНиП 23-01-99 Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2000. 58 с.
СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети. М.: Минстрой России, 1996 46 с.
Великанов К.М., Власов В.Ф., Карандашова. Экономика и организация производства в дипломных проектах. Учеб. Пособие для вузов. Изд. 3-е перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1977. 208 с.
Гамрат-Курек Л.И. Экономика инженерных решений в машиностроении. М.: Машиностроение, 1986. 256 с.
Технико-экономическое обоснование в дипломных проектах: Учеб. пособие для втузов/ Л.А. Астреина, В.В. Балдедесов, В.К. Беклешов.; под ред. В.К. Беклешова. М.: Высш. шк., 1991. 176 с.
Справочник по теплоснабжению и вентиляции/ В.И. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Бем и др. Киев, Будивельник, 1976. Ч.1. 415 с.
Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/ Под ред. А.А. Николаева. М.: Стройиздат, 1965. 365 с.
Справочник проектировщика. Отопление, водопровод и канализация/ Под ред. И.Г. Староверова. М.: Стройиздат, 1975. Ч.1.430 с.
Теплоснабжение: Учеб. для вузов/ А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов и др.: под ред. А.А. Ионина. М.: Стройиздат, 1982. 336 с.
Хлудов А.В. Горячее водоснабжение. Вл.: Госиздат по строительству и архитектуре, 1957. 464.
ГОСТ 12.0.00374. Опасные и вредные производственные факторы., Гостиздат., 1974 8 с.
ГОСТ 12.1.03882. Основные положения., Гостиздат., 1982. 8 с.
ГОСТ 12.1.00588. Метрологическое обеспечение в области безопасности труда., Гостиздат., 1988 6 с.
ГОСТ 12.2.03284. Работы электромонтажные. Общие требования безопасности., Гостиздат., 1984 6 с.
ГОСТ 12.2.03384. Строительные машины. Общие требования безопасности при эксплуатации., Гостиздат., 1984 6 с.
ГОСТ 2188991. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Гостиздат., 1984 48 с.
Методическое указания для практических и лабораторных работ/ под ред В.А. Штриплинга. Омск, 1991 48 с.
НПБ 10595. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. Гостиздат. 1995 16 с.
2.2. Расчёт системы отопления. 2.2.1. Определение расчётных тепловых нагрузок отопления дома.Для этого расчёта используем данные, полученные из документации на дом и строительных норм и правил [4, 5, 7], а так же климатических условий связанных с расположением города Нефтеюганска, и расчёта горячего водоснабжения дома. В связи с тем, что город Нефтеюганск отсутствует в СНиПе 23-01-99 [6] принимаем климатологические данные для города Сургута, которые практически соответствуют городу Нефтеюганску, так как Сургут находится в шестидесяти километрах от него.
Расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления (самой холодной пятидневки) по [6] 0С;
Расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции (средняя наиболее холодного периода) по [6] 0С;
Температура воздуха в помещении по [13] при нормальных условиях проживания 0С;
Жилая площадь м2;
Расчетные расходы теплоты на отопления, вентиляцию и горячее водоснабжение определяем по укрупненным показателям [7] потому, что в документах на дом отсутствуют определённые данные и сделать полный расчёт не представляется возможным. В соответствии с тем, что расчёт ведётся для одного жилого дома, то расчёт на вентиляцию не производим, а принимаем, что расход теплоты на вентиляцию входит в отопление. На горячее водоснабжение принимаем значения ранее подсчитанные.
Максимальный часовой расход теплоты на отопление (кВт) представляет собой суммарный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий. Данный дом является жилым зданием, и максимальный часовой расход теплоты на отопление будет равен суммарному расходу теплоты на отопления здания:
2.2.1.1
2.2.1.2
где q укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление 1 м2 жилой площади зданий [10], q=192 Вт/м2.
Вт ( 870,9 кВт);
кВт.
Максимальный расход тепла на вентиляцию жилого здания рассчитывается [14] по выражению:
2.2.1.3
где жилая площадь , м2;
удельный объём воздуха, т.е. количество наружного воздуха поступающего на 1 м2 жилой площади в 1 ч, м3/(м2ч);
с удельная объёмная теплоёмкость воздуха, равная 1,26 кДж/(м30С);
внутренняя температура, 0С;
наружная температура, 0С;
вентиляционная характеристика жилого здания, кДж/(м2ч0С).
Значение вентиляционной характеристики жилого здания нормы предписывают принимать равным примерно 3,6 кДж/(м2ч0С) при удельной санитарной норме притока около 3 м3/ч на 1 м2 жилой площади [14].
В целях экономии расхода тепла за расчётную наружную температуру для вентиляции жилых зданий принимается средняя температура наиболее холодного периода года. В связи с этим при определении расходов тепла на вентиляцию жилых зданий следует различать два диапазона наружных температур:
от максимальной наружной температуры , соответствующей началу отопительного сезона, до когда расход тепла зависит от наружной температуры;
от до когда расход тепла на вентиляцию постоянен и равен его расчётному значению.
кДж/ч (204,1 к Вт)
Среднечасовой расход теплоты (кВт) принимаем как рассчитанный ранее по формуле 2.1.1.9 за отопительный период на горячее водоснабжение:
кВт.
Расчётный расход теплоты на отопление принимаем равный кВт, как ранее рассчитанный и расчётный расход теплоты на вентиляцию кВт.
Графики часовых расходов теплоты строим в координатах QtH. Чтобы построить этот график достаточно иметь два значения расхода теплоты на отопления, один из которых уже известен кВт при температуре равной 0С,а второй определяется при температуре наружного воздуха начала отопительного периода С:
на отопление 2.2.2.1
кВт.
на вентиляцию 2.2.2.2
кВт.
При температуре наружного воздуха tН = tВ = 27 0C:
на отопление: кВт
Точки соответствующие значениям Q0 при различных tН, соединяем прямой и получаем график часового расхода теплоты на отопление (рис.2.2.1 или лист 8, прямая Q0).
Расход теплоты на вентиляцию при кВт. Значение при 0С и откладываем на графике и полученные точки соединяем прямой. При диапазоне температур наружного воздуха в целях экономии топлива расход воды на вентиляцию сохраняется постоянным (линия QВ параллельна оси абсцисс).
Расход теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, при котором начинается отопительный период, поэтому его график представляет прямую, параллельную оси абсцисс (прямая QГ.В на рис. 2.2.1).
График суммарного часового расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строим путем сложения соответствующих ординат при tН = +8, -27, -45 С (линия QСУМ на рис.. 2.2.1 или листе 7).Расчетные значения сводим в табл. 2.2.1
Таблица 2.2.1
| tН,, 0С | + 8 | 27 | 45 |
| , кВт | 105,6 | 105,6 | 105,6 |
| QО , кВт | 138,24 | 622,1 | 870,9 |
| QВ , кВт | 45,36 | 204,1 | 204,1 |
| QСУМ , кВт | 289,2 | 931,8 | 1180,9 |
График годового расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха для жилого дома города строим на основании уже построенного ранее графика суммарного часового расхода.
По [6] находим продолжительность отопительного периода для г. Сургута при начале отопительного периода при температуре С n0= 242 сут = 5808 ч, продолжительность стояния температур наружного воздуха (в часах) с интервалом 5С в течение отопительного периода заносим в табл. 2.2.2.
График годовой тепловой нагрузки строим на основании графика суммарных часовых расходов теплоты, располагая последний справа, а в левой части в координатах Q-n, - график годового расхода теплоты (рис. 2.2.1 или лист 7).
Таблица 2.2.2.
Продолжительность стояния температур наружного воздуха.
| Температура наружного воздуха, С | |||||||||||
| Продолжительность стояния температур n, ч | -45.. ...-40 | -40.... ...-35 | -35... ...-30 | -30.. ..-25 | -25.. ...-20 | -20.. ....-15 | -15.. ....-10 | -10... ....-5 | -5..0 | 0..+5 | +5..+8 |
| n | 14 | 36 | 48 | 61 | 82 | 179 | 449 | 708 | 1487 | 1862 | 867 |
| n | 24 | 60 | 113 | 174 | 256 | 435 | 884 | 1592 | 3079 | 4941 | 5808 |
Температура воздуха опускается также и ниже отметки 45 0С и время стояния этой температуры заложено до 10 часов в год.
Для построения графика годовой тепловой нагрузки из точек на оси абсцисс графика часового расхода теплоты, соответствующих температурам +8, 0, -5, -10, -15, -20, -25, -30, -35, -40, -45 С, восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного расхода теплоты QСУМ. Из полученных точек проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными к оси абсцисс из точек, соответствующих продолжительности стояния температур наружного воздуха. Соединив найденные точки, получим искомый график годового расхода теплоты за отопительный период.
В летний период (диапазон продолжительности стояния tн (от 5808 до 8400 ч) тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, а нагрузку на горячее водоснабжение можно рассчитать, согласно [7], по формуле:
. 2.2.2.3
где tГ температура горячей воды [1], tГ = 55 0С;
tХ.Л температура водопроводной воды в летний период [1], tХ.Л =15 0С;
tХ.З температура водопроводной воды в зимний период [1], tХ.З =5 0С;
поправочный коэффициент, при отоплении принимаем [1], =0,8.
кВт
Поскольку не зависит от tн, в диапазоне летних температур проводим горизонтальную прямую до пересечения с ординатой, соответствующей общему расчетному числу часов работы тепловой сети в году n = 8 400 ч.
Площадь, ограниченная осями координат Q-n и полученной кривой расхода теплоты, представляет собой годовой расход теплоты в жилом районе города (рис.2.2.1 или лист 7).
На графике годового расхода теплоты строим средний годовой расход тепла.(рис.2.2.1 или лист 7). Для этого сначала рассчитаем его.
Средний годовой расход тепла равен половине годового расхода тепла по продолжительности стояния температур на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, а он в свою очередь равен площади ограниченной кривой и осями Q n:
2.2.2.4
Приближённо рассчитаем площади фигур, так как точный закон изменения кривой графика годового расхода теплоты нам не известен.
Расчёт ведём, как для трапеций, а первый и последний участки, как прямоугольник:
первый
второй Q2=n2(Qn1+Qn2)/2=14(1180,9+1114,3)/2=16066,4
третий Q3=n3(Qn2+Qn3)/2=36(1114,3+1045,7)/2=38880
четвёртый Q4=n4(Qn3+Qn4)/2=48(1045,7+971,4)/2=48410,4
пятый Q5=n5(Qn4+Qn5)/2=61(971,4+890,4)/2=56784,9
шестой Q6=n6(Qn5+Qn6)/2=82(890,4+798,8)/2=69257,2
седьмой Q7=n7(Qn6+Qn7)/2=179(798,8+705,7)/2=134652,75
восьмой Q8=n8(Qn7+Qn8)/2=449(705,7+614,3)/2=296340
девятый Q9=n9(Qn8+Qn9)/2=708(614,3+520)/2=401542,2
десятый Q10=n10(Qn9+Qn10)/2=1487(520+424,3)/2=702087,05
одиннадцатый Q11=n11(Qn10+Qn11)/2=1882(424,3+331,4)/2=711113,7
двенадцатый Q12=n12(Qn11+Qn12)/2=867(331,4+289,2)/2=269030,1
тринадцать Q13=n13QГВЛ=259267,58=175167,36
Сумма всех участков является годовым расходом тепля:
QГОД = Q 2.2.2.5
QГОД=11809+16066,4+38880+48410,4+56784,9+69257,2+134652,75+296340+401542,2+702087,05+711113,7+269030,1+175167,36=2931141,06 кВт в год.
Средний годовой расход теплоты за год:
2.2.2.6
кВт в год.
Для удобства данный график (рис. 2.2.1 или лист 7) поделим ещё на три фигуры, которые представляют собой: первая кривую, вторая прямоугольник (от 67,58 кВт до 289,2 кВт) и третья участок тринадцать.
Найдём расход 2 и 3 фигуры:
Q1,2=(289,2-67,58)5808+840067,58=1854840,96 кВт за год,
полученный расход теплоты больше среднего, следовательно средний расход проходит через фигуру 2.
Разница расходов составляет: 1854840,961465570,53=389270,43 кВт за год
Для полученного значения найдём значение на оси ординат:
кВт.
Найдём значение среднего годового расхода:
кВт.
Средний годовой расход прямая линия параллельная оси абсцисс (). Она делит площади ограниченные осями и графиком расхода теплоты на две равные части.
Построим так же на этом рис. 2.2.1 (лис т 7) число часов использования максимального расхода теплоты (zmax). Zmax делит график расхода теплоты на две части равные по площади, только прямая параллельна оси Q.
Вычтем из половины всей площади (годового расхода) фигуру 3 с участками, которые рассчитали выше, от причём вычитать будем до тех пор, пока не получим отрицательное значение. Данный участок будет являться средним и по нему найдём число часов соответствующие максимуму.
Qф3=1465570,53175167,36=1290403,17 кВт за год,
Q12...10=1290403,17(269030,1+711113,7+702087,05)=391827,68 кВт за год,
Следовательно прямая zмах проходит через 10 участок.
Найдём значение n соответствующее найденной площади:
Q=n(Qn+Qn10)/2
при n = 408 (n=2000) Q=408(520+494)/2=206856 кВт за год,
при n= 608 (n=2200) Q=608(520+477)/2=303088 кВт за год,
при n= 808 (n=2400) Q=808(520+459)/2=395516 кВт за год,
при n= 778 (n=2370) Q=778(520+466)/2=383554 кВт за год,
Методом интерполяции найдём значение n соответствующие Q12...10=391827,68 кВт за год,
часа
Следовательно, принимаем zmax 2390,8 часов.
Q, кВт
1200
1100
1000
900
100
500
400
600
0
.
800
700
.
300
.
.
200
.
.
tН.О
1000
2000
3000
4000
5000
7000
6000
8000
8400
+5
-5
0
+8
-30
-25
-20
-15
-10
-45
-40
-35
tН.О = -27
Рис. 2.1.1. График годового расхода теплоты.
2.2.3. Центральное регулирование отпуска теплоты в закрытых системах теплоснабжения.Для наглядного рассмотрения центрального регулирования отпуска теплоты в закрытых системах теплоснабжения, на примере одного дома, необходимо, построить график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке (отопительно-бытовой температурный).
Согласно проектной документации и параметрам полученным на котельных города температуру сетевой воды в подающей и обратной магистралях при 0С, принимаем соответственно: 0С, 0С.
Температура воды в подающей и обратной магистралях в течение отопительного периода, т.е. в диапазоне температур наружного воздуха +8.-45 С:
2.2.3.1
2.2.3.2
где “штрих” означает, что значения величин взяты при tн.о;
t’ - температурный напор нагревательного прибора, при расчетной температуре воды в отопительной системе ’3 = 95С; ’2,О = 70С
2.2.3.3
где tН - температура наружного воздуха, С;
’ - расчетный перепад температур воды в тепловой сети,
’=’1,О -’2,О 2.2.3.4
’ = 150 70 = 80 С;
’ - расчетный перепад температур воды в местной системе отопления,
’= ’3 - ’2,О 2.2.3.5
’= 95 75 = 25 С .
Температурный напор нагреваемого прибора:
0С
Задаваясь различными значениями tН в пределах + 8С до -45С , определяем 1,О и 2,О:
при tН=+8 0С: 0С;
0С;
при tН=0 0С: 0С;
0С;
при tН=-5 0С: 0С;
0С;
при tН=-10 0С: 0С;
0С;
при tН=-15 0С: 0С;
0С;
при tН=-200С: 0С;
0С;
при tН=-250С: 0С;
0С;
при tН=-300С: 0С;
0С;
при tН=-350С: 0С;
0С;
при tН=-400С: 0С;
0С;
Полученные результаты сводим в таблицу 2.2.3.
Таблица 2.2.3.
Температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха.
| tН | |||||||||||
| Температура сетевой воды, 0С | +8 | 0 | -5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 | -35 | -40 | -45 |
| 1,О | 43,5 | 61,0 | 71,4 | 81,7 | 87,1 | 101,8 | 111,6 | 121,3 | 131,0 | 140,5 | 150 |
| 2,О | 30,8 | 34,5 | 42,2 | 46,2 | 49,9 | 53,5 | 57,0 | 60,4 | 63,7 | 66,9 | 70 |
Необходимо также знать значения1,О и 2,О при расчетной температуре на вентиляцию, tН.В = 27 0С:
0С;
0С;
Строим графики 1,О =f (tН ) и 2,О = f (tН ) рисунок 2.2.2 или лист 8.
Для обеспечения требуемой температуры воды в системе горячего водоснабжения минимальную температуру сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети принимаем равной 70 С [1]. Поэтому из точки, соответствующей 70С на оси ординат, проводим горизонтальную прямую до пересечения с температурной кривой для подающей магистрали (1,О). Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графика А, обозначается tН.И.и по графику эта температура равняется 4,3 0С.
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Рис.2.2.2. График температур воды в подающей и обратной магистралях при центральном регулировании по отопительной нагрузке и повышенный температурный.
Построим график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный температурный). Водоподогреватели горячего водоснабжения у абонентов присоединены по двухступенчатой последовательной схеме.
Для типового абонента:
2.2.3.6
Для построения повышенного температурного графика определяем перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней 1 и нижней 2 ступеней при балансовой нагрузке горячего водоснабжения
2.2.3.7
где k ,балансовый коэффициент, k = 1,2 [2];
кВт.
Принимаем недогрев водопроводной воды до температуры греющей воды в подогревателе нижней (первой) ступени С при tН.И =.
Для удобства примем: один штрих будет обозначать, что значения величин взяты при tН.О, а два штриха - при tН.И, три - при tН.В.
По графику (рис. 2.2.2) устанавливаем, что значения величин взяты при tН.И = 4,3 С, ”1,О = 70 С, ”2,О = 41,8 С.
Температура нагреваемой водопроводной воды после нижней (первой) ступени подогревателя при tН.И = 4,3 0С:
2.2.3.8
0С.
Определяем перепад температур сетевой воды 2 в нижней ступени подогревателя:
а) при tН.И = 4,3 0С:
2.2.3.9
0С;
б) при tН.О = 45 0С:
2.2.3.10
0С
в) при tН.В = 27 0С:
2.2.3.11
где температура сетевой воды в обратной магистрали при tН.В = -27 С, = 58,3 0С;
0С.
Определяем температуру сетевой воды в обратной магистрали для повышенного температурного графика:
2.2.3.12
0С;
2.2.3.13
0С;
2.2.3.14
0С.
Строим график 2 = f(tН) (см. рис. 2.2.2 или лист 8).
Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях нижней и верхней ступеней:
2.2.3.15
0С.
Находим перепад температур сетевой воды в верхней ступени подогревателя при tН.О = 45 0С, tН.В = 27 0С и tН.И = 4,3 0С :
2.2.3.16
0С;
2.2.3.17
0С;
2.2.3.18
0С.
Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика:
2.2.3.19
0С;
2.2.3.20
0С;
2.2.3.21
0С.
Строим график 1 =f(tН) (см. рис.2.2.2 или лист 8).
.
Литература.
1.(18)Козин
2.Копко
3. Промышленная теплоэнергетика
4.(7) СНиП 2.04.01-85 (2000) Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Госстрой России, 2000. 72 с.
5.(8) СНиП II-60-75 Планировка и застройка городов, посёлков и сельских населенных пунктов
6.(9) СНиП 23-01-99 Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2000. 58 с.
7.(10) СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети. М.: Минстрой России, 1996 46 с.
8.
9.
10.
11.
12.
13.(16)Справочник проектировщика. Отопление, водопровод и канализация/ Под ред. И.Г. Староверова. М.: Стройиздат, 1975. Ч.1.430 с.
14.(17)Теплоснабжение: Учеб. для вузов/ А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов и др.: под ред. А.А. Ионина. М.: Стройиздат, 1982. 336 с.
2.3. Тепловой и гидравлический расчёт водоподогревательных установок системы горячего водоснабжения.
Водоподогревательную установку выбираем “труба в трубе”, по ОСТ 34-588-68, на основании = 0,12 подсоединение установки к системе горячего водоснабжения производим по смешанной схеме [2].
Тепловая нагрузка по ранее рассчитанному на отопление составляет кВт; на горячее водоснабжение кВт.
Температура сетевой воды, соответствующей точке излома графика (рис. 2.2.2), 0С, 0С, температура холодной и горячей воды приняты в соответствии с [2]: tХ = 5 0С, tГ = 60 0С.
Расчетная температура сетевой воды на входе в теплообменник принята в соответствии с имеющимися в Нефтеюганске 0С, 0С.
В зимний период расход сетевой воды:
на отопление:
2.3.1
где с удельная теплоёмкость воды, с = 4,19 кДж/(кгК)
кг/ч;
б) на горячее водоснабжение:
2.3.2
кг/ч.
Расчётный расход на абонентский ввод:
2.3.3
кг/ч.
Расход нагреваемой воды для горячего водоснабжения:
2.3.4
кг/ч.
Температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя первой ступени [1]:
2.3.5
0С.
Теплопроизводительность подогревателей второй и первой ступени:
2.3.6
кВт;
2.3.7
кВт.
Температура сетевой воды на выходе из подогревателя первой ступени [2]:
2.3.8
С.
Среднелогарифмические разности температур между греющим и нагревательным теплоносителями в подогревателях первой и второй ступеней:
2.3.9
С;
2.3.10
С.
Средние температуры сетевой и нагреваемой воды в подогревателях первой и второй ступеней:
2.3.11
С;
2.3.12
С;
2.3.13
С;
2.3.14
С.
Задавшись скоростью нагреваемой воды wтр = 0,6 м/с, определяем требуемую площадь живого сечения трубного пространства подогревателя:
2.3.15
м2
К установке принимаем скоростной водоподогреватель типа 08 ОСТ 34-588-68 с техническими данными: длина секции l=4000 мм, внутренний диаметр корпуса Dв=106 мм, площадь поверхности нагрева одной секции Fсек=3,54 м2 , диаметр трубок dн/dв = 16/14 мм, количество трубок n = 19, площадь живого сечения межтрубного пространства fм.тр=0,005 м2 , трубного пространства fтр=0,00293 м2.
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства
2.3.16
мм
Действительная скорость нагреваемой воды в трубках подогревателя
2.3.17
м/с
Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве подогревателей первой и второй ступеней:
2.3.18
м/с
2.3.19
м/с
Коэффициенты теплоотдачи от сетевой воды к стенкам трубок в подогревателях первой и второй ступеней [2]:
2.3.20
Вт/(м2С);
2.3.21
Вт/(м2С).
Коэффициенты теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде в подогревателях первой и второй ступеней:
2.3.22
Вт/(м2С);
2.3.23
Вт/(м2С).
Коэффициенты теплопередачи для подогревателей первой и второй ступеней [2]:
2.3.24
где отношение / принимается [1] равное 0,000013 (м2С)/Вт;
Вт/(м2С);
2.3.25
Вт/(м2С).
Требуемая площадь поверхности нагрева подогревателей первой и второй ступеней [2]:
2.3.26
м2;
2.3.27
м2.
Количество секций в подогревателях первой и второй ступеней:
2.3.28
секций;
2.3.29
секций;
Потери давления в подогревателях первой и второй ступеней:
2.3.30
кПа;
2.3.31
кПа;
2.3.32
кПа;
2.3.33
кПа.
В летний период расчетные параметры сетевой воды составляют: 1=70С, 2=30С; температура холодной воды tХ.Л = 15С.
Расход теплоты для горячего водоснабжения:
2.3.34
кВт.
Расход нагреваемой воды:
2.3.35
кг/ч.
Расход сетевой воды:
2.3.36
кг/ч.
Среднелогарифмическая разность температур теплоносителей:
2.3.37
С.
Средние температуры нагреваемой и сетевой воды в подогревателе:
2.3.38
С;
2.3.39
С.
Скорости сетевой и нагреваемой воды в подогревателе:
2.3.40
м/с
2.3.41
м/с
Коэффициент теплоотдачи в летний период:
2.3.42
Вт/(м2С);
2.3.43
Вт/(м2С).
Коэффициент теплопередачи [2] в летний период:
2.3.44
где отношение / принимается [1] равное 0,000013 (м2С)/Вт;
Вт/(м2С);
Поверхность нагрева подогревателя в летний период:
2.3.45
м2.
Количество секций подогревателя:
2.3.46
секций;
В летний период включается только подогреватель второй ступени.
Потери давления в летнее время:
2.3.47
кПа;
2.3.48
кПа;
При полном расчёте полностью рассчитаны тепловые и гидравлические потери в водоподогревателях. Теперь переходим к завершающей стадии расчета, подборе оборудования теплового пункта.
2.4. Подбор оборудования местного теплового пункта.Для данной системы осуществим подбор оборудования.
Напор в водопроводе холодной воды составляет HВОД=30 м. При выбранном водоподогревателе типа 08 ОСТ 34-588-68 с длинной секций l=4 м, состоящего из двух ступеней с количеством секций: в первой ступени - 5, во второй -6 и скоростью в ступенях w=0,6 м/с.
Для выбранного подогревателя потери напора:
2.4.1
где [14],
м
На вводе водопровода перед вход в первую ступень водоподогревателя устанавливаем счетчик расхода воды. При рассчитанном расходе и диаметре ввода DУ = 50 мм принимаем счётчик крыльчатый калибром 50 мм [14]. Характеристика сопротивления счётчика s=0,081 м/(л/с)2.
Потери напора в счётчике:
2.4.2
м
Требуемый напор:
2.4.3
где DHП - потери напора в подающем теплопроводе, DHП=16,2 м;
HСВ - располагаемый свободный напор для смесителя ванны, DHСВ =3 м;
НГ - геометрическая высота подъёма воды, НГ = 28,2 м.
м.
Недостающий напор на вводе водопровода:
2.3.4
м.
Данный напор является расчётным для напором повысительно-циркуляционного насоса НЦ.П. При НЦ.П.=20 м и подачей:
2.3.5
кг/ч » 14,68 м3/ч.
Выбираем насос ЦНШ-40 с подачей 21 м3/ч и полным напором 20 м, с частотой вращения вала 2880 об/мин, укомплектованный электродвигателем мощностью 5 кВт.
Устанавливаем два таких насоса: один рабочий, второй резервный.
Так же в данном МТП устанавливаем манометры и термометры и регуляторы: расхода и температуры.
Компоновка теплового пункта приведена на листе 5.
3. Технико-экономическое обоснование реконструкции абонентского ввода жилого здания.Таблица 3.1
Исходные данные для технико-экономического обоснования
| № п/п | Наименование информации | Ед.изм | Значения за определённый период | |
| базовый | планируемый | |||
| 1 | Рынок. Тип рынка: Монополистический Олигополистический Свободный Смешанный | свободный | свободный | |
| 2 | Ёмкость рынка Нового Имеющего анализ | имеющий аналог | имеющий аналог | |
| 3 | Уровень рыночной сегментации изделия: Весь рынок Несколько сегментов рынка | несколько сегментов рынка | несколько сегментов рынка | |
| 4 | Предприятие. Модель системы хозяйствования: Муниципальная Арендная Акционерная Совместная | муниципальная | муниципальная | |
| 5 | Статус предприятия: Завод, объёдинение Фирма, компания Концерн Консорциум | подразделение объединения | подразделение объединения | |
| 6 | Типы организации производства Единичный Мелкосерийный Крупносерийный | крупносерийный | крупносерийный | |
| 7 | Типы организации структур: | линейно-функциональная | линейно функциональная | |
| Основные показатели деятельности: | ||||
| 8 | Стоимость тепловой энергии: за горячее водоснабжение за кВт (на одного человека), за отопление за кВт | руб | 0,81 (32,20) 0,61 | 0,81 () 0,61 |
| 9 | Стоимость электрической энергии за кВт, | руб | 0,41 | 0,41 |
Анализируя финансово-экономические показатели нельзя не заметить, что стоимость подготовки воды для котлоагрегатов в городе Нефтеюганске, а также и во всех городах России, на 1015 % дороже, чем затраты на подогрев холодной воды в теплообменных аппаратах при использовании центральных и местных тепловых пунктов. Переоборудование теплового пункта несет в себе внушительные денежные затраты, которое придётся восполнять за счёт жителей данного дома, путём повышения оплаты за коммунальные услуги (горячую воду), но при экономии горячей сетевой воды мы получим снижение оплаты за отопление.
При переводе большей части жилых зданий, на закрытую систему теплоснабжения, мы наконец, то сможем добавлять в сетевую воду коагулянты и значительно повысим срок эксплуатации сетей и другой гидравлической аппаратуры. Что так же повлияет на снижении стоимости не только отопления, но и горячего водоснабжения.
Для более полной картины подсчитаем основные затраты на переоборудование местного теплового пункта, на данном примере абонентского ввода в жилое здание.
3.2. Основные экономические показатели систем отопления, горячего водоснабжения жилого здания.Данные параметры рассчитываются в соответствии с методиками изложенными в источниках 11,12 , 13. Как для теплоисточников и теплопотребителей в соответствии с имеющимися ценами на электрическую и тепловую энергию.
3.2.1. Капитальные затраты на переустановку систем отопления и горячего водоснабжения.Капитальные затраты на использование отопления:
Кот=котQотmax 3.2.1.1
где кот стоимость одного кВт потребляемой энергии на отопление жилого здания, кот = 0,61 руб.
Qотmax максимальный часовой расход тепла на отопление жилого здания, Qотmax = 417,3 кВт;
Кот=0,61 417,3=254,55 руб.
Капитальные затраты на использование горячего водоснабжения:
КГ.В = кГ.ВQГ.Вmax 3.2.1.2
где кГ.В стоимость одного кВт потребляемой энергии на горячее водоснабжение, кГ.В = 0,81 руб.;
QГ.Вmax максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение, QГ.Вmax = 421,4 кВт;
КГ.В =0,81421,4 = 341,33 руб.
Капитальные затраты на реконструкцию местного теплового пункта (МТП):
Стоимость оборудования взята с имеющимся на складе Дочернего Муниципального Унитарного Предприятия “Управления Эксплуатации Тепловых Сетей” производственного объединения “Жилищно-Коммунального хозяйства” города Нефтеюганска (ДМУП “УЭТС” п/о “ЖКХ”).
Стоимость секции теплообменника типа 08 (труба в трубе со всей арматурой в сборе), со стоимостью монтажных, испытательных работ 687,47 руб. Так как в данный МТП входит 11 секции, то полная стоимость равна 7562,17.
Стоимость трубопроводов и другой арматуры для МТП равна 8789,09 руб.
Стоимость двух лопастных насосов: 2 8123,34 = 16246,68 руб (вместе с установкой и комплектацией).
Стоимость электродвигателей для насосов: 2 9087 =18174 руб.
Стоимость прочих строительных и монтажных работ 19288 руб.
Стоимость всех работ и оборудования:
С =7562,17+8789,09+16246,68+18174+19288=70059,94
При том, что срок окупаемости оборудования должен составлять не более 3 лет в связи с суровыми климатическими, то амортизационные отчисления за год на горячее водоснабжения (стоимость горячей воды), а так же стоимость данного оборудования не соответствует рыночной, так как большая его часть было получена за долги более трёх лет назад:
КC = 70059,94/3=23353,31 руб.
3.2.2. Годовые эксплуатационные расходы на системы горячего водоснабжения и отопления.Эксплуатационные расходы на систему горячего водоснабжения:
ЭГ.В =8400КГ.В 3.2.2.1
ЭГ.В =8400341,33 =2867172 руб/год.
Эксплуатационные расходы на систему отопления:
ЭОТ=ntКОТ 3.2.2.2
где n количество дней в году при котором есть отопление в жилом доме, n = 242 сут;
t количество часов в сутки при котором работает отопление, t = 24 часа.
ЭОТ=242КОТ = 24224254,55=1478426,40 руб.
Суммарные годовые эксплуатационные расходы на системы ГВ и отопления составляют:
Э=1,25(ЭОТ+ ЭГ.В) 3.2.2.3
Э = 1,25(1478426,40 + 2867172) =4345598,4 руб.
Замечание: Данные эксплуатационные показатели рассчитаны в соответствии с установленными эксплуатационными отчислениями на тепловое оборудование, с принятыми допущениями (стоимость оборудования взята в % соотношении от стоимости теплового оборудования и использовании электрического оборудования, при стоимости 1 кВт электрической энергии 0,41 руб).
3.2.3. Суммарные капиталовложения и эксплуатационные затраты в год реконструкции МТП.К= Э+С+КЭ 3.2.1.3
где КЭ затраты, в связи с потребление электрической энергии электродвигателями, являющимися приводами лопастных насосов,
КЭ = эЭNЭ
где эЭ стоимость кВт электроэнергии, эЭ = 0,41 руб.
NЭ мощность потребляемая одним насосом за год при постоянной работе (8400 часов в год), NЭ =5 8400=42000 руб.
КЭ = 0,4142000 = 17220 руб.
К=4345598,4 +23353,31+17220 = 4386171,71 руб.
3.3. Расчёт стоимости горячего водоснабжения при внедрении (реконструкции) МТП в данном жилом доме.Суммарные капитальные затраты при использовании теплового пункта [13]:
К = 1,25ЭГВ+КС+КЭ 3.3.1
К = 1,25 2867172+23353,31+17220 =3624538,31 руб.
Расчёт цены горячего водоснабжения из расчёта на одного жителя, проживающего в данном доме за месяц, при максимальном разборе:
Ц = К /(mU) 3.3.2
где U общее количество людей проживающих в доме согласно данным U = 378 человек;
m количество месяцев, использования горячего водоснабжения, m =12.
Ц =3624538,31/(12378) = 799,06 руб.
Так как расчёт сделан в соответствии с ценами которые оплачивает промышленное предприятия за то, чем пользуется. То цена в соответствии с дотациями бюджета города составляет, для простого гражданина (плотильщика), на данный момент будет составлять около 35...40 % от стоимости рассчитанного, то есть:
ЦР1 = 799,060,35 =279,67 руб. в месяц.
ЦР1 = 799,060,4 =319,62 руб. в месяц.
Оплата должна быть принята для этого дома из расчета (279,67...319.62 руб.). На данное время цена горячей воды в городе Нефтеюганске составляет около 32,20 руб. на человека.
Данные значения можно считать максимальными, так как исходя из затрат мы принимали, что количество горячей воды потребители должны были потреблять максимально, то есть при всем возможном исходе пользоваться горячёй водой в таких количествах бессмысленно, по этому расчет цены проведём также при значениях среднего расхода на горячее водоснабжение.
Суммарные капитальные затраты при использовании теплового пункта:
К1 = 1,25ЭГВ.1+КС+КЭ 3.3.3
Эксплуатационные затраты на горячее водоснабжение равны:
ЭГВ.1 = 8400 кГ.ВQГ.Вср 3.3.4
где QГ.Вср средний расход горячей воды в сутки наибольшего водопотребления, за отопительный период , QГ.Вср = 120,9 кВт.
ЭГВ.1 = 84000,81120,9 =822603,6 руб.
К = 1,25 822603,6+23353,31+17220 =1068827,81 руб.
Расчёт цены горячего водоснабжения из расчёта на одного жителя, проживающего в данном доме за месяц в сутки наибольшего водопотребления, за отопительный период:
Ц1 = К /(mU) 3.3.5
где U общее количество людей проживающих в доме согласно данным U = 378 человек;
m количество месяцев, использования горячего водоснабжения, m =12.
Ц1 =1068827,81/(12378) = 235,63 руб.
Данное значение приближено к реальному значению, которое может быть принято к оплате, после реконструкции данного местного теплового пункта.
Ещё более точный расчет получиться, если взять параметры средних расходов на горячее водоснабжение в соответствии с периодами при их использовании: QГ.В.О=105,6 кВт, QГВ.Л =67,58 кВт.
Суммарные капитальные затраты при использовании теплового пункта:
К1 = 1,25(ЭГВ.О+ ЭГВ..Л)+КС+КЭ 3.3.6
Эксплуатационные затраты на горячее водоснабжение за отопительный период (с 15 мая по 15 сентября = 242 дня = 5808 час) равны:
ЭГВ.О = 5808 кГ.ВQГВ.О 3.3.7
ЭГВ.О =58080,81105,6 =496793,09 руб.
Эксплуатационные затраты на горячее водоснабжение за летний период, с учетом 15 дневного текущего ремонта с отключением горячеё воды (с 15 мая по 15 сентября = 2592 час) равны:
ЭГВ.Л = 5808 кГ.ВQГВ.Л 3.3.8
ЭГВ.Л =58080,8167,58 =317928,76 руб.
К = 1,25 (496793,09+317928,76)+23353,31+17220 =1058975,62 руб.
Расчёт цены горячего водоснабжения из расчёта на одного жителя, проживающего в данном доме за месяц в сутки наибольшего водопотребления равен:
Ц2 = К /(mU) 3.3.5
где U общее количество людей проживающих в доме согласно данным U = 378 человек;
m количество месяцев, использования горячего водоснабжения, m =12.
Ц1 =1058975,62/(12378) = 233,46 руб.
Данный расчёт обосновывает внедрение н нового оборудования на Местном тепловом пункте. Так как моральный фактор неприязни человека при пользовании жёлтой горячеё водой очень существенен.
Полностью подсчитать все положительные экономические стороны данного внедрения можно лишь при полной реконструкции всей открытой системы теплоснабжения, что в настоящее время не представляется возможным.
Экономия сетевой воды на примере данного дома представляет собой экономию порядка 12 тыс руб, что в свою очередь удешевляет её стоимость.
Все полученные результаты сведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Основные экономические показатели
№ п/п | Наименование | Ед.изм. | Значения за определённый период | |
| существующий | проектируемый | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Суммарные капиталовложения на используемое оборудование | руб | | 70059,94 |
| 2 | Капитальные затраты при максимальном расходе: на отопление(417,3 кВт) на горячее водоснабжение(421,3 кВт) | руб/час руб/час | 254,55 | 254,55 341,33 |
| 3 | Эксплуатационные расходы за год: на отопление на горячее водоснабжение | руб/год руб/год | 1478426,4 | 1478426,4 4345598,4 |
| 4 | Эксплуатационные затраты на электрическую энергию | руб/год | | 17220 |
| 5 | Амортизационные отчисления за год при сроке окупаемости три года | руб/год | | 23353,31 |
| 4 | Суммарные капитальные вложения и эксплуатационные затраты | руб/год | | 4386171,71 |
| 5 | Суммарные затраты при использовании теплового пункта | руб/год | _____ | 3624538,31 |
| 6 | Стоимость горячей воды на одного человека | руб/мес | 32,20 | 799,06 |
| 7 | Эксплуатационные затраты на горячее водоснабжение при среднем расходе в сутки наибольшего потребления (120,9 кВт) | руб/год | | 822603,6 |
| 8 | Суммарные капитальные и эксплуатационные затраты при среднем расходе в сутки наибольшего потребления (120,9 кВт) | руб/год | ______ | 1068827,81 |
| 9 | Стоимость горячей воды на одного человека при среднем расходе в сутки наибольшего потребления (120,9 кВт) | руб/мес | ______ | 235,63 |
| 10 | Эксплуатационные затраты на горячее водоснабжение при среднем расходе за отопительный период (105,6 кВт) | руб/год | | 496793,09 |
| 11 | Эксплуатационные затраты на горячее водоснабжение при среднем расходе за летний период (67,58 кВт) | руб/год | | 317928,76 |
Продолжение Таблицы 3.2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 12 | Суммарные капитальные и эксплуатационные затраты при дифференцированном среднем расходе по периодам года | руб/год | | 1058975,62 |
| 13 | Стоимость горячей воды на одного человека при дифференцированном среднем расходе по периодам года | руб/мес | | 233,46 |
На данном рабочем месте существуют различные вредные и опасные производственные факторы. На данном рабочем месте (слесаря-сантехника) присутствуют следующие опасные и вредные производственные факторы[16]
Механические:
повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
подвижные части производственного оборудования, при его наладке и работе;
повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;
повышенная или пониженная температура воздуха (в зависимости от времени года) рабочей зоны, поверхностей оборудования;
повышенная или пониженная влажность и подвижность воздуха;
повышенный уровень шума на рабочем месте;
повышенный уровень статического электричества, опасность поражения электрическим током;
отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность рабочей зоны;
острые кромки, заусеницы и шероховатость поверхности инструментов и оборудования;
расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола).
Психофизиологические:
физические перегрузки;
нервно-психические перегрузки.
Наиболее опасными и вредными производственными факторами являются:
повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
повышенная или пониженная температура воздуха (в зависимости от времени года) рабочей зоны;
физические и нервно-психические перегрузки.
Эти три наиболее весомых опасных и вредных производственных факторов рассмотрим более подробно.
Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.
На рабочем месте слесаря, в связи с тем, что в подвальном помещении имеется оборудование, работающее при непосредственном использовании электрического тока [17], и может произойти поражение тела человека, при неосторожном или халатном отношении к мерам безопасности при работе с электрическим оборудованием.
Подвальное помещение относится к помещениям второй категории электробезопасности (сырость (относительная влажность длительно превышает 75%), теплопроводящий пол (железобетонный)).
Поражение человека или его частей тела электрическим током может произойти по нескольким причинам:
случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
появление напряжения на конструктивных металлических частях электрооборудования в результате повреждения изоляции и других причин.
Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и значения токов, протекающих через тело, установлены ГОСТ 12.1.038-82 для путей от одной руки к другой и от руки к ногам.
Напряжения прикосновения Uпр. и сила тока I , протекающего через тело человека при нормальном, неаварийном режиме электроустановки не должны превышать следующих значений (см. табл. 4.1.1).
Таблица 4.1.1
| Род тока | Частота, Гц | Uпр, В Не более | I, мА не более |
| переменный | 50 | 2 | 0.3 |
| переменный | 400 | 3 | 0.4 |
| постоянный | - | 8 | 1.0 |
Надо заметить, что напряжением прикосновения считается напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийных режимах производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухо-заземленной или изолированной нейтралью определяется по таблице 4.1.2.
Таблица 4.1.2
| Род тока | Нормируемое значение | Предельно допустимый уровень продолжительности воздействия, с | ||||
| 0.1 | 0.5 | 0.7 | 1.0 | >1 | ||
| перемен. 50 Гц | Uпр, В I, мА | 500 500 | 100 100 | 70 70 | 50 50 | 36 6 |
| Постоян. | Uпр., В I, мА | 500 500 | 250 250 | 230 230 | 200 200 | 40 15 |
Проходя через организм человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действия.
Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и других тканей.
Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает значительные нарушения их физико-химических составов.
Биологическое действие является особым специфическим процессом, свойственным лишь живой материи. Оно выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма (что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц), а так же в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.
Исход воздействия электрического тока зависит от ряда факторов, в том числе значения и длительности протекания тока через тело человека, рода и частоты тока, а также индивидуальных особенностей человека.
В связи с тем, что поражение электрическим током несёт в себе большую опасность для жизни и работоспособности слесаря, то стоит большое внимание уделять профилактическим мерам, в частности: следить за состоянием проводки и систем: заземления и зануления, а также проводить инструктажи по технике безопасности при работе с электроприборами и в непосредственной близости от них.
Повышенная или пониженная температура воздуха (в зависимости от времени года) рабочей зоны слесаря-сантехника и повышенная или пониженная влажность и подвижность воздуха.
В связи с тем, что организм человека является тепловыделяющим, то при его работе необходимо, чтоб окружающая его среда могла бы принимать, ту тепловую энергию, которую слесарь выделяет.
На рабочем месте слесаря-сантехника данный фактор является одним из важнейших, так как рабочее место расположено в суровых метеорологических условиях. Зимой при очень низких температурах, в аварийных ситуациях температура воздуха в подвальном помещении может достигать значений очень близких к уличным (до 45 0С) и в тоже время при наладочной работе доходить до +24 0С. Следовательно, так как работа производиться с оборудованием работающем на горячей и холодной воде, то относительная влажность воздуха может очень значительно колебаться. Поэтому большое значение имеет поддержание микроклимата рабочей зоны в допустимых значениях, что изначально является очень трудновыполнимой задачей.
Работа в подвале жилого дома относится к категории средней тяжести IIб. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 устанавливаются оптимальные и допустимые метеорологические условия для рабочей зоны помещения, при выборе которых учитываются вышеуказанные параметры, а также сезон года (табл. 4.1.3 ).
При обеспечении оптимальных показателей микроклимата температура поверхностей конструкций, ограждающих рабочую зону (стен, пола, потолка и др.), а также температура поверхностей технологического оборудования не должны выходить более чем на 2 оС за пределы оптимальных величин температуры воздуха, установленных в таблице 4.1.3.
Таблица 4.1.3.
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений
| Период года | Температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения, м/с | |||||||
| оптимальная | Допустимая | оптимальная | допустимая на рабочих местах | оптимальная, не более | допустимая на рабочих местах | |||||
| Категория работ | верхняя граница | нижняя граница | ||||||||
| на рабочих местах | постоянных и непостоянных, не более | постоянных и непостоянных* | ||||||||
| постоянных | непостоянных | постоянных | непостоянных | |||||||
| Холодный | Средней тяжести - IIб | 17-19 | 21 | 23 | 15 | 13 | 40-60 | 75 | 0,2 | Не более 0,4 |
| Теплый | Средней тяжести - IIб | 20-22 | 27 | 29 | 16 | 15 | 40-60 | 70 (при 25°С) | 0,3 | 0,2-0,5 |
| * Большая скорость движения воздуха в теплый период года соответствует максимальной температуре воздуха, меньшая - минимальной температуре воздуха. Для промежуточных величин температуры воздуха скорость его движения допускается определять интерполяцией; при минимальной температуре воздуха скорость его движения может приниматься также ниже 0,1 м/с - при легкой работе и ниже 0,2 м/с - при работе средней тяжести и тяжелой. | ||||||||||
Состояние воздушной среды, метеорологические условия (микроклимат) [18] являются одним из важнейших условий здорового и продуктивного труда. Параметры микроклимата по ГОСТ 12.1.005 – 88 (температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха на рабочем месте) влияют на здоровье человека:
вызывает нарушение кровообращения, процесса теплоотдачи и влаговыделения;
оказывает влияние на терморегуляцию организма и состояние слизистой оболочки дыхательных путей;
вследствие разности температур в смежных участках помещения, проникновения в помещение холодных потоков воздуха извне, вызывают у человека озноб, расстройства зрения, заболевания периферической нервной, мышечной систем, суставов.
Требуемое состояние воздуха рабочей зоны, при защите от источников теплового излучения: теплопроводов, теплообменных аппаратов, насосов и их приводов может быть обеспечено следующим образом:
качественной тепловой изоляцией подающих теплопроводов;
устройство вентиляционных окон и при необходимости вентиляционных систем;
создание теплоизолирующих экранов.
Колебания температур воздуха по горизонтали в рабочей зоне в течение смены допускается до 5 оС при средней тяжести работ, при этом абсолютные значения температуры воздуха, измеренной на разной высоте и в различных участках помещения в течение смены, не должны выходить за пределы допустимых величин, указанных в таблице 4.1.3.
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельных допустимых концентраций (ПДК) [18].
Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы: физические и нервно-психические перегрузки.
По характеру действия подразделяются на перегрузки: физические (статические, динамические, гиподинамия) и нервно-психические (перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки, умственное перенапряжение). Психофизиологическим факторам производственной среды необходимо уделять внимание при разработке систем обеспечения безопасности труда, так как они влияют на безопасность труда.
При выполнении работ на рабочем месте следует помнить, что рабочая поза не должна быть фиксированной и наиболее походить на естественную позу человека. Работа в позе стоя приводит к более быстрому утомлению. Но при работе слесарь-сантехник при всём своём нежелании работает именно в этой позе, так как его работа связана с физическим трудом.
При наладке оборудования, проведения слесарных работ (замена задвижек, вентилей, установке нового оборудования, промывки системы отопления, отключение и пуск теплоносителя) работа выполняется стоя.
Основные требования к рабочему месту приведены в [19,20,21], и необходимо стремиться их выполнять, так как пренебрежение этими требованиями ведет к нарушению здоровья, возникновению болезни у человека.
Характер работы слесаря относится к средней категории, потому что основную часть своего рабочего времени он проводит стоя. Напряженность физиологического труда указана в таблице 4.2.1.
Таблица 4.2.1
. Напряженность физиологического труда указана
| Характер работы | Положение | Сред. вел. энергозатрат, Вт | Сред. вел. пульса за смену, мин | Изменения к концу рабочего дня, % | ||
| Выносливость | Объем оперативной памяти | Концентрация внимания | ||||
| Средн. физич. Нагрузки | “cтоя” | 250 – 350 | 95 – 110 | 30 – 50 | 25 – 50 | 25 – 50 |
Высота рабочего места, рабочей поверхности нормируются в соответствии с [19, 20], значения высот зависят от характера работы и анатомических размеров тела человека. Основные антропометрические размеры тела человека в положении стоя для определения высоты рабочего помещения, зон досягаемости по вертикали, высоты рабочей поверхности, органов управления представлены в таблице 4.2.2.
В рабочем положении “стоя” различают пять поз, которые определяются характером выполняемых операций (таблица 4.2.3).
В реальной жизни далеко не всегда учитывают эргономические требования к рабочему оборудованию. Таким образом, резервы повышения производительности труда часто оказываются не использованными.
Таблица 4.2.2
| Наименование | Размеры для мужчин, см | Размеры для женщин, см | ||||
| мин. | сред. | макс. | мин. | сред. | макс. | |
| Длина тела (рост) | 158 | 168 | 178 | 147 | 156 | 166 |
| Длина тела с вытянутой в верх рукой | 200 | 214 | 228 | 186 | 198 | 211 |
| Длина руки вытянутой (вперед, в сторону) | 59 | 64 | 69 | 54 | 60 | 65 |
| Высота плечевой точки над полом | 128 | 137 | 146 | 119 | 128 | 137 |
| Высота глаз стоя | 146 | 160 | 165 | 136 | 145 | 151 |
| Длина ноги | 83 | 90 | 97 | 77 | 83 | 90 |
| Высота ладонной точки | 49 | 52 | 55 | 44 | 48 | 52 |
Таблица 4.2.3
| Рабочая поза | Характеристика положения | Высота рабочей зоны, см | Характеристика положения ног | |
| корпуса | рук | |||
| Согнувшись | В перед под углом 85о – 90о | Согнуты в локтях под острым углом | 50 | Согнуты в коленях |
| Низкая | Согнут в перед под углом 135о | Согнуты в локтях под углом 90о | 85 | Слегка согнуты в коленях |
| 1-ая нормальная | Прямой или наклонен под углом 160о – 170о | Согнуты в локтях под углом 90о – 120о | 105 | Нормальное, свободное |
| 2-ая нормальная | прямой | Подняты вверх и вытянуты | 170 | Нормальное, свободное |
| Высокая | Откинут назад под углом 10о – 20о | Подняты вверх и вытянуты | 200 | Стоит на “цыпочках” |
На человека эти факторы оказывают огромное воздействие вызывая утомление, умственное перенапряжение и гиподинамию.
Утомление – процесс понижения работоспособности, временный упадок сил. Возникает при выполнении определенной физической (монотонной) или умственной работы и не соблюдения режима труда и отдыха. Утомление влияет на продуктивность труда инженера и его самочувствие.
Умственное перенапряжение, как следствие умственной деятельности, может отрицательно сказаться на здоровье человека, так как при этом происходит нарушение обменных процессов, что в конечном итоге может привести к заболеваниям: кардиосклерозу, атеросклерозу.
Гиподинамия является нарушением функций организма (опорно-двигательного аппарата, кровообращения, дыхания, пищеварения) при ограничении двигательной активности, снижения сил сопротивления мышц.
Данные заболевания связаны с неудобством работы на рабочем месте и в следствии этого необходимо планировать рабочее место так, чтобы не создавать эти факторы. Поэтому проектирование подвальных помещений и размещения оборудования в нём должны соответствовать требования, чтобы при их установки, наладке и эксплуатации не создавать проблем для производящих эту работу слесарей-сантехников.
4.2. Разработка мероприятий по снижению действия опасного и вредного производственного фактора: повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.
Предложения по снижению (устранению) данного фактора:
применение технических средств защиты от опасности поражения людей электрическим током при замыкании на корпус электрооборудования – защитного заземления, защитного отключения и зануления;
проверка и контроль изоляции оборудования, электропроводки, заземляющих устройств и испытание защиты;
проведение систематических занятий по электробезопасности с бригадами слесарей-сантехников.
Защитное заземление преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентном металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Назначение защитного заземления устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования (замыкание на корпус).
Принцип действия защитного заземления снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а так же выравниванием потенциалов за счёт подъёма потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземлённого оборудования.
Принципиальные схемы защитного оборудования представлены на рис. 4.2.1 и рис. 4.2.2.
Рис. 4.2.1. Принципиальная схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью до 1000 В,
где 1 заземлённое оборудование;
2 заземлитель защитного заземления;
rЗ сопротивление защитного заземлителя;
IЗ ток замыкания на землю.
Рис. 4.2.2. Принципиальная схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью выше 1000 В,
где 1 заземлённое оборудование;
2 заземлитель защитного заземления;
3 заземлитель рабочего заземления;
rЗ сопротивление защитного заземлителя;
r0 сопротивление рабочего заземлителя;
IЗ ток замыкания на землю.
Расчет заземления понижающего трансформатора находящегося в подъезде жилого дома.
Понижающий трансформатор 6/0,4 кВт заземлён нейтрально на стороне 0,4 кВт. В качестве естественного заземлителя использована металлическая конструкция, частично погружённая в земле, её сопротивление растеканию Re = 30 Ом. Протяжённость линии 6 кВт: кабелей - lК = 10 км, воздушных – lВ = 2,5 км. Грунт песок.
Ток замыкания на землю:
IЗ = UЛ(35 lК + lВ)/350 = 6(3510+2,5)/350 = 6,04 А ;
RЗ = 125/ IЗ = 125/6,04 = 20,7 Ом.
Табличное удельное электрическое сопротивление грунта (песка) [22, табл. 2] Т = 700 Омм. Коэффициент сезонности в г. Нефтеюганске (I первая климатическая зона) для вертикального заземлителя В = 1,8; для горизонтального Г = 4,5. Удельное электрическое сопротивление грунта:
В =Т +В = 7001,8 =1260 Омм;
Г =Т +Г = 7004,5 = 3150 Омм.
Сопротивление естественного заземлителя задано, Rе = 30 Ом.
Требуемое сопротивление искусственных заземлителей:
RU=ReRЗ/(Re RЗ) = 3020,7/(3020,7) = 66,8 Ом.
Тип заземлителя выбираем контурный, вертикальные заземлители выполнены из уголка, длина которого l = 4 м, ширина полки b = 0,006 м, верхние концы заземлителей углублены на h = 0,8 м. Сопротивление такого заземлителя:
RВ = В[ln{2l/(0,95b)}+0,5ln{(4h+3l)/(4h+l)}]/(l)
RВ = 1260(ln{24/(0,950,06)}+0,5ln{(40,8+34)/(40,8+4)}=533,2 Ом.
Отношение a/l принимаем равным 2, тогда расстояние между заземлителями: a=24=8 м.
Произведение nВ = RВ/RU = 533,2/66,8 = 8,0
По [22, табл. 4] для контурного заземления определяем В=0,66; n=16.
В качестве заземляющего проводника принимаем стальную полосу сечением 440, длина полосы: lП = 1,05an = 1,05816 =134,4 м.
Сопротивление такой полосы:
RГ = [ln{2lП2/(bh)}]/(2lП)
RГ = [3150ln{2134,42/0,0040,8}]/23,14134,4 = 60,6 Ом.
8) Общее сопротивление искусственной системы заземления, с учётом Г = 0,43 [22, табл. 5]:
R =RВRГ/( RВГ +RГВn) = 533,260,6/(533,20,43+60,60,6616) = 37,2 Ом.
Это сопротивление меньше требуемого. Но оно удовлетворяет условиям безопасности, поэтому принимаем этот результат как окончательный.
4.3. Пожарная профилактика.По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории А, Б, В1 — В4, Г и Д.
Данное помещения (подвал жилого дома) в соответствии с НПБ 105-95 [25] при наладке оборудования относится к категории Г(Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива).
Степень огнестойкости конструкции подвала жилого дома соответствует II-ой степени огнестойкости (здания с несущими и ограждающими конструкциями из бетона или железобетона с применением листовых и плиточных негорючих материалов; в покрытиях допускается использовать незащищенные стальные конструкции). В соответствии с требованиями, предусмотренными этой степенью предел огнестойкости несущих стен должен быть не менее 2-ух часов, то же самое относится к колоннам; лестничных площадок, клеток, балок – не менее 1 часа; наружных стен из навесных панелей, перегородок и покрытий – не менее 0,25 часа. Для зданий этой категории огнестойкости не допускается распространение огня по всем основным строительным конструкциям. Выбор данной степени огнестойкости обусловлен сосредоточением в здании большого числа людей, а также наличие материальных ценностей.
При проектировании подвального помещения подразумевается, что каждый вход в подвал, является запасным, так как подвал не имеет отдельных помещений и представляем собой одно помещение с перегородками (стенами).
В качестве противопожарной безопасности сразу же после входа в подвальное помещение должен быть установлен противопожарный стенд, на котором размещаются два ведра, “совковая” и “штыковая” лопаты, лом, кирка и два ручных огнетушителя типа ОУ5 (либо огнетушителей других типов), а также в непосредственной близости от стенда должен располагаться противопожарный водопровод с фланцем под противопожарный шланг. Возможно, так же укомплектовать ПК шлангом.
Такими стендами нужно укомплектовывать каждый вход в подвальное помещение.
Желательно, так же чтоб оборудование и арматура были покрыты специальными покрытиями: покрашены огнезащитными красками, а несущие металлоконструкции облицованы, отштукотуренными теплостойкими материалами.
Должна быть спланирована система удаления из помещений дыма и газов при пожаре.
Заключение.В данном дипломном проекте решалась задача реконструкции абонентского ввода жилого здания (перевод из открытой системы теплоснабжения в закрытую). Причиной такой задачи послужил факт существования открытой системы теплоснабжения в городе Нефтеюганске, и в следствии этого неудовлетворительное качество горячей воды (содержание в воде механических примесей ) у абонента. Так же при полной реконструкции абонентских вводов всех зданий возможно начала использование химических примесей для сетевой воды, что позволит уменьшить затраты на ремонт, путём продления срока службы тепловых сетей
Реконструкции абонентского ввода жилого здания, в данном дипломном проекте включала в себя:
планировку и расчёты трубопроводов, стояков и водоразборных приборов в соответствии с имеющимся планом жилого здания;
построение графиков расходов теплоты, которые позволяют более полно представить картину использования теплоты с течением времени, и периодов года;
подбор нового оборудования теплового пункта (абонентского ввода);
расчёт основных экономических показателей.
Исходя из проведённого технического проектирования и экономического анализа данное решение (реконструкция абонентского ввода) требует больших денежных затрат, бремя которых практически полностью ляжет на плечи абонентов.
Поэтому решение о реконструкции, может выноситься на суд самих жителей проживающих в данном доме, хотя желательно чтобы данная программа была поддерживаемая администрацией города.
Данное внедрение (реконструкция) ведёт к улучшению условий жизни (комфорта) людей.
Р е ц е н з и я
на дипломный проект по теме «Реконструкция абонентского ввода жилого здания города Нефтеюганска»
студента группы ГП-516 Омского государственного технического университета Грибанова Романа Игоревича
Общий объем проекта: 115 листов формата А4 расчетно-пояснительной записки и 8 листов формата А1 графической части.
Тема дипломного проекта актуальна, так как посвящена решению задачи существенного повышения качества горячей воды в жилых домах г.Нефтеюганска путем приготовления ее непосредственно на абонентском вводе, используя двухступенчатый подогрев холодной воды высокого качества из городского водопровода.
Тема проработана достаточно глубоко и с надлежащим качеством. Вопрос надежного горячего водоснабжения абонента самой удаленной от ввода квартиры проработан с необходимой полнотой и убедительностью.
Пояснительная записка в достаточной полноте содержит все другие части дипломной работы: экономическую, охраны труда и безопасности производственного процесса, экологии.
К недостаткам дипломного проекта следует отнести частичное несоблюдение требований ЕСКД при оформлении графической части, а также некоторое завышение объема пояснительной записки.
В целом дипломный проект по теме «Реконструкция абонентского ввода жилого здания города Нефтеюганска» соответствует требованиям для присвоения квалификации инженера по специальности 121100 «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» со специализацией 121112 «Гидравлические системы и агрегаты теплоэнергетики, их эксплуатация». Работа заслуживает отличной оценки, а дипломант Грибанов Р.И. - присуждения академической степени инженера.
Рецензент, и.о. начальника
тех.отдела ОАО «Транссибнефть» С.Л. Семин
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
| КАФЕДРА | Гидромеханика и теплоэнергетика |
Допускается к защите
Заведующий кафедрой проф. д.т.н. Щерба В.Е.
| “ ” | 2001 г. |
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
| Реконструкция абонентского ввода |
| жилого здания г.Нефтеюганска. |
Студента гр. ГП-516 Грибанова Романа Игоревича
Консультанты доцент, к.т.н. Игнатович И.А.
доцент, к.т.н. Яковлева Е.В.
Руководитель проекта доцент, к.т.н. Зензин Ю.А.
Разработал студент гр. ГП-516
| Грибанов Р.И. |