Построение графиков изменения подачи теплоты каждому объекту в диапазоне изменения температур наружного воздуха. 
Определение годового запаса условного топлива для теплоснабжения

Первым этапом проектирования системы теплоснабжения является определение расходов и необходимых параметров теплоты для всех присоединенных к этой системе потребителей.

Годовое потребление состоит из расходов на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС) и технологию. Они, в свою очередь, складываются из теплопотреблений отдельных объектов теплоснабжения и по характеру протекания во времени подразделяются на сезонные и круглогодичные. Сезонные нагрузки очень зависят от климатических условий (в нашем случае основным условием будет являться температура наружного воздуха). К сезонным относятся нагрузки отопления и вентиляции. Круглогодичные — фактически не зависят от климатических условий, таковыми являются нагрузки ГВС и технологические.

В нашем проекте три объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и жилой район. Расходы теплоты промышленным предприятием нам заданы, необходимо определить величину теплопотребления в жилых районах.

Для построения графиков изменения подачи теплоты объектам необходимо знать максимальные расчётные значения составляющих теплового потребления. В нашем случае указаны тепловые нагрузки для промышленного предприятия и расчёта не требуют. А для жилого района такой расчёт необходим. Расчёт будет производить согласно [1].

Согласно исходным данным город-местоположение котельной — Оренбург. Климатологические параметры расчетного города для холодного периода года принимаем по [2] и заносим их в Таблицу 1.1.

Согласно [1] при разработке схем теплоснабжения расчетные тепловые нагрузки определяются:

• а) для намечаемых к строительству промышленных предприятий — по укрупненным нормам развития основного (профильного) производства или проектам аналогичных производств;
• б) для намечаемых к застройке жилых районов — по укрупненным показателям плотности размещения тепловых нагрузок или по удельным тепловым характеристикам зданий и сооружений согласно генеральным планам застройки районов населенного пункта.

Расчётнуюнагрузкуна отопление жилых и общественных зданий определяем по следующему выражению, Вт.

Q_o = q_oА (1+k₁), (1.1).

где q_o— удельный расчётный расход тепла на одного жителя, Вт/м²,.

A — отапливаемая площадь;

k₁ — коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25.

Для жилого района:

Высота зданий — 20 м, высота потолков? 3 м, этажность — 7 этажей. Здания возведены после 1985 года. Согласно СП 124.13 330.2012 наше здание постройки до 1995 года, этажность равна 7, а температура -32°С, следовательно, получаем q_о = 83 Вт/м² для жилого района.

Q_o = 83 380 000^.(1+0,25) = 41,33МВт.

Расчётная нагрузка на вентиляцию:

Q_в = k₁ k₂ А q_о, (1.2).

где k₂ — коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий;k₂= 0,6, так как зданиепостроено после 1985 года.

Для жилого района:

Q_в = 0,250,6 380 000 83=4,96МВт.

Для общественных зданий, расположенных в жилом районе, а также если для них неизвестны расходы воды, рекомендуется по [1]расчет расхода теплоты определять в целом по жилому району:

Вт (3.3).

где коэффициент 1,2 учитывает выстываение горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения [3].

а — средненедельная норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55єС на одного человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением. Принимаем как для жилых домов квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением, оборудованных душами и ваннами длиной от 1,5 до 1,7 м, в соответствии с [3], а = 105 л/(сут· чел);

b — норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях, при температуре 55єС, т.к. мы не располагаем более точными данными, по [3] рекомендуется принятьb = 25 л/(сут· чел);

t_з — температура холодной (водопроводной) воды. Т.к. отсутствуют данные о температуре холодной водопроводной воды, ее принимаем в отопительный периодt_з = 5єC[1];

с_ср — средняя теплоёмкость воды в рассматриваемом интервале температур, с_ср = = 4 190 кДж/(кг· К)[4];

8,65МВт.

Для построения графиков изменения подачи теплоты, пользуюсь уравнениями для расчета текущих тепловых нагрузок:

для отопления:

(1.4).

Для вентиляции:

(1.5).

Для горячего водоснабжения:

Q_гвс = Q_гвс (1.6).

Для технологии:

Q_т = Q_т (1.7).

где Q_о, Q_в, Q_гвс, Q_т — расчётные нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологию, МВт;

t_в— температура воздуха внутри помещения, ^оС;

t_н-текущаятемпературанаружноговоздуха, ^оС.

Для жилых зданий t_в =20 С.

Зависимость тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологии от температуры наружного воздуха в соответствии с уравнениями (1.4) и (1.5) имеют прямые линии, поэтому для определения и построения графиков для систем вентиляции и отопления объектов достаточно двух значений, а для систем горячего водоснабжения и технологии всего одного.

В соответствии с формулами (1.4) и (1.5) получаем:

Для жилого района:

МВт;

МВт;

Q_{гвс (+8}о_С) = Q_гвс = 8,65 МВт.

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых районов населенных пунктов в неотапливаемый период следует определять по формуле:

(1.8).

Для жилого района:

6,92 МВт.

Для характерных точек полученные данные о нагрузках сведем в таблицу.

Таблица 1.2 Зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха.

На основании выполненных расчётов строим графики изменения подачи теплоты объектам.

Дляжилого района график показан на рисунке 1.1.

Нагрузка (Q) на: 1 — отопление жилого района; 2 — вентиляцию жилого района; 3 — ГВС жилого района (зимняя); 4 — ГВС первого жилого района (летняя); 5 — суммарный график. Рисунок 1.1. — Графики изменения подачи теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха в первом и втором жилых районах.

Выполним расчёт для построения графика изменения подачи теплоты для промышленного предприятия. По [2] для промышленного предприятия температура внутреннего воздуха t_в = 18 ^оС.

По заданию нам известно:

расчётная нагрузка на отопление Q_o = 15,0 МВт;

расчётная нагрузка на вентиляцию Q_в = 3,8 МВт;

расчётная нагрузка на горячее водоснабжение Q_гвс = 5,0 МВт;

расчётная нагрузка на технологию Q_т = 7,5 МВт.

В соответствии с формулами (1.4) и (1.5) получаем:

МВт;

МВт;

Q_{гвс (+8}о_С) = Q_{гвс (ПП)} = 5 МВт.

Q_{т (+8}о_С) = Q_{т (ПП)} = 7,5 МВт.

Значение летней нагрузки на горячее водоснабжение найдём по формуле (1.8):

МВт.

Все полученные данные о нагрузках в характерных точках сведем в таблицу.

Таблица 1.3 Зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха для промышленного предприятия.

На основании выполненных расчётов строю график изменения подачи теплоты промышленному предприятию, а также график изменения подачи теплоты котельной рисунок 1.2.

Тепловая нагрузка (Q) на: 1 — отопление; 2 — вентиляцию; 3 — ГВС (зимняя); 4 — ГВС (летняя); 5 — технологию. Рисунок 1.2. — Графики изменения подачи теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха в ПП.

Для построения графика суммарного теплопотребления и графика годового теплопотребления необходимо знать число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха. Такие сведения возьмем из [3]:

Таблица 1.4 Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха.

Годовой расход топлива:

(1.9).

где Q^год — суммарное годовое потребление теплоты, МДж/год;

Q_н^р — низшая теплота сгорания условного топлива, МДж/кг; Q_н^р = 29,3 МДж/кг;

— КПД источника теплоснабжения; по [2] = 0,9.

Суммарное годовое потребление теплоты:

Q^год = Q_о^год + Q_в^год + Q_гвс^год + Q_т^год, (1.10).

где Q_о^год, Q_в^год, Q_гвс^год, Q_т^год — годовые потребления теплоты на цели отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологии, ГДж/год.

Q_о^год = n_отQ_о^ср86,4, (1.11).

где n_от — продолжительность отопительного периодасут/год, n_от = 195;

Q_о^ср — суммарное среднее потребление теплоты на отопление, МВт.

МВт (1.12).

где t_н^ср — средняя температура воздуха за отопительный период, ^оС.

МВт;

Годовая нагрузка на отопление находится по формуле (1.11):

Q_о^год =19 521,38 86,4= 360 210,24ГДж/год.

Годовой расход теплоты на отопление на промышленном предприятии, ГДж/год:

(3.13).

где z_п.п — число часов работы промышленного предприятия в сутки, примемz_п.п=16 ч/сут;

МВт.

Q_o^D — расход теплоты на дежурное отопление, МВт, определяется по формуле.

(3.14).

где t^д_в — температура воздуха внутри помещения во время работы дежурного отопления, ^оС; в соответствии с [4] принимается равной 5 ^оС.

Определяем годовой расход теплоты на отопление по (3.13).

Суммарный годовой расход теплоты на отопление жилых районов и промышленного предприятия:

Суммарное годовое потребление теплоты на вентиляцию по формуле.

Q_в^год = Q_в^год + Q_{в (ПП)}^год, (1.15).

где Q_в^год, Q_{в (ПП)}^год — годовое потребление теплоты на вентиляцию жилого района и промышленного предприятия, МВт.

Годовая нагрузка на вентиляцию в жилом районе:

Q_в^год = n₀zQ_в^ср 3.6, (1.16).

где Q_в^ср — суммарное среднее потребление теплоты на вентиляцию в жилом районе, МВт;

МВт (1.17).

МВт Тогда по формуле (1.14).

Q_в^год = 1952,57 3,6 16= 28 866,24 ГДж/год.

Годовая нагрузка на вентиляцию на промпредприятии:

ГДж/год (1.18).

МВт Тогда по формуле (1.18):

ГДж/год Суммарное годовое потребление теплоты на вентиляцию по формуле (1.15).

Q_в^год = 28 866,24 + 25 103,52 = 53 969,76 ГДж/год Годовая нагрузка на горячее водоснабжение:

Q_гв^год = Q_{гв ж} ^год + Q_гвпп^год, (1.19).

где Q_{гв ж} ^год — годовой расход теплоты на ГВС в жилом микрорайоне,.

Q_гвпп^год — годовой расход теплоты на ГВС промпредприятия.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых районов:

(1.20).

где n_у = 350 — расчетное количество суток в году работы системы горячего водоснабжения. При отсутствии данных следует принимать 350 суток [1].

ГДж/год.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение промпредприятия:

.

ГДж/год.

Годовая нагрузка на горячее водоснабжение:

Q_гв^год = 238 407.84+137 808 =376 215.84ГДж/год.

Годовой расход теплоты на технологию:

Q_тех^год = 3,6 • Q_т • z_год = 3,6 • 7,5 • 5500= 148 500 ГДж/год. (1.21).

где z_год — годовое число часов использования максимума технологической тепловой нагрузки, ч/год, принятое значение соответствует 2^х-сменному режиму работы:

z_год = 5500 ч/год;

Суммарное годовое потребление теплоты:

Q^год =+53 969,76 +376 215,8 +148 500 =985 677,08 ГДж/год Годовой расход топлива:

т/год.

Полученные результаты будут использованы при выборе и расчете источника теплоснабжения.

Рисунок 1.3. -График Россандера.