Рассчитать четырёхтрубную систему теплоснабжения потребителей базового посёлка

Расчет системы теплоснабжения.
Рассчитать четырехтрубную систему теплоснабжения потребителей поселка (их характеристика приводится в таблице 3.1). Выбрать котлы, определить их число в котельной установке и подобрать вспомогательное оборудование. Определить необходимый запас топлива и размеры топливного склада. Район работ – Архангельск, топливо - уголь бурый. Вычертить схему котельной установки и теплоснабжения потребителей.
Таблица 3.1
Характеристика потребителей
Наименование Объем, м Число людей Число зданий
Мехмастерские 3500 100 1
Гараж
Индивидуальный потребитель 4000 50 1
Административное здание 2000 100 1
Жилые здания 1500 200 30
Определить расход теплоты на отопление.
Мехмастерские.
Максимальный тепловой поток на отопление:
Q0=q0V(tвн-tро)a,
q0 - удельная отопительная характеристика, Вт/м3 oС, для Мехмастерские принимаем qo=0,7 Вт/м3 oС (табл.2.1 приложений). В тех случаях, когда здание не типовое и не имеет qот, Qo равно мощности отопления.
V = 3500 м3 - объем здания;
tвн = 20 °С - температура воздуха внутри. (табл.1.1 приложений);
tро, °C -10 -20 -30 -40
а 1,2 1,1 1,0 0,9
tpо = -32 - температура наружного воздуха, расчетная для отопления (табл.1.2 приложений);
а - поправочный коэффициент, принимаем а=1,0.
Q0=0,73500(20+32)1,0=127,4 кВт.
Среднечасовой расход теплоты.
Qоср=Q0tвн-tср.оtвн-tро,
где tcp.o = -4,7 oС - средняя температура отопительного периода (табл.1.2 приложений)
Qоср=127,4*20+4,720+32=60,52кВт.
Годовой расход теплоты на отопление здания гаража
W0мех=360024n0Qоср=36002425160,5=1312,0106 кДж.
n0=251- число дней отопительного периода (таблица 1.2 приложений).
Административное здание.
Q0=q0V(tвн-tро)a=0,52000(18+32) 1,1=50 кВт;
Qоср=Q0tвн-tср.оtвн-tро=5018+4,718+32=22,7 кВт;
W0адм=360024n0Qоср=36002425122,7=492,2106 кДж.
Жилые здания.
Q0=q0NV(tвн-tро)a, кВт,
где N - число жилых зданий, N=30.
Q0=0,58301500(18+32) 1,0=1560 кВт ;
Qоср=Q0tвн-tсроtвн-tро=156018+4,718+32=708,2кВт;
W0ж =360024n0Qоср=360024251708,2=15358106 кДж.
Гараж (Индивидуальный потребитель).
Номер варианта № Район работ Объем здания.
V, м3 Мощность станочного парка, Р, кВт Расход воды на технологические нужды, G кг/сутки
1 2 3 4 5
0 Архангельск 1000 10 10000
Расчет теплопотерь здания.
Теплопотери отдельных потребителей определяются по формуле:Qтз = Qосн+Qдоб+Qинф, кВт,
Qосн, Qдоб - основные и добавочные теплопотери через ограждающие конструкции, кВт; Qинф - теплопотери за счет инфильтрации холодного воздуха в помещениях.
Основные теплопотери через ограждающие конструкции
Fj - площадь отдельных ограждений, м2;
Ri - сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м2 °С/Вт;
tвн - расчетная температура внутри помещения, °С. Для гаража примем равной 10°С (табл. 1.1 приложений);
tн - расчетная температура наружного воздуха, принимается в зависимости от тепловой массивности здания, °С;
ni - поправочный коэффициент к расчетной разности температур (табл. 1.3 приложений);
примем ni = 1 для всех перекрытий здания.
Определим тепловую массивность здания
D=δλS=0,40,79,7=5,54,
где - толщина ограждающих конструкций, = 0,4 м;
- коэффициент теплопроводности материала, Вт/м °С, (для силикатного кирпича = 0,7 Вт/м°С, табл. 1.6 приложений);
S - удельный коэффициент теплоусвоения материала S = 9,7 Вт/м2 °С (табл. 1.6 приложений);
Расчетная температура наружного воздуха определяется по формуле:
tн=tхс+tро2=-34-322=33 °С
где tхс - средняя температура наиболее холодных суток,
для Архангельска tхс = - 34 °С (табл. 1.2 приложений);
tро - расчетная температура на отопление, tро = - 32 °С (табл. 1.2 приложений).
Термическое сопротивление ограждающих конструкций стен, R
Rст=Rв+δλ+Rн=0,115+0,40,7+0,043=0,72м2OC/Вт
где Rв и Rн - термическое сопротивление внутренней и наружной поверхности стен (табл.1.4 приложений);
Rв = 0,115 м2 °С /Вт, Rн = 0,043 м2 °С/Вт,
- потолка: Rпот можно принять Rпот = Rст = 0,72 м2 °С/Вт;
- окон: Rо = 0,42 м2 °С/Вт (табл. 1.5 приложений),
- пола, Rп:
Rпн, Rпв - термическое сопротивление наружной и внутренней поверхности пола, Rпн = 0,172; Rпв = 0,115 м2 °С/Вт (табл. 1.4 приложений).
Теплопотери через ограждающие конструкции:
- стены, окна и пол
QСТ=FстRст+FоRо+FпRп⋅tвн-tнni⋅10-3,
где Fст, Fo, Fп - площадь поверхности стен, окон и пола, м2;
ni - поправочный коэффициент к расчетной разности температур, примем ni = 1 (табл 1.3 приложений).
Примем размеры здания 5 х 10 х 20 м, тогда Fст=200м2
Fo = 10%Fcт = 20м2;
Fпот = Fп = 100 м2,
Qст=2000,72+200,42+1000,85710+26,51⋅10-3=16,1 кВт;
- потолок
где tв'- температура у потолка здания
tв' = tв + Kт(h-2) = 10+0,33 = 10,9 ° С ;
Кт - коэффициент изменения температуры по высоте, можно принять Кт в пределах 0,1-0,5 °С/м.
Qпот=1000,7210,9+26,51⋅10-3=5,1 кВт
Основные теплопотери через ограждающие конструкции составят
Qосн = Qст + Qпот = 16,1+ 5,1 = 21,2 кВт.
Добавочные теплопотери принимают в пределах 5 -10% от основных
Qдоб = 5%Qocн = 0,05 21,2 = 1,06кВт.
Потери теплоты за счет инфильтрации воздуха
Qинф = Qщ + Qпp, кВт
Qщ, Qпp - теплопотери за счет инфильтрации воздуха через щели и технологические проемы, кВт:
Qщ = CHlga(tвн - tн), кВт,
где Сн - теплоемкость наружного воздуха, Сн =1,01 кДж/кг °С ;
l - длина щелей, l = 24 м из условия;
g = 1,0610-3 кг/cм - количество воздуха, поступающего через 1 п.м щелей (табл . 1.7 прилож.) при н = 0,5 м/с;
а = 0,33 - поправочный коэффициент, учитывающий характер притвора (табл. 1.8 прилож.)
Qщ = 1,01241,0610-30,33(10+26,5) = 0,3 кВт;
Qпр =CHFпр(tвн - tн) кВт;
Fпр - площадь технологического проема,
Fпр = 6 Fст = 1200 м2
- плотность воздуха, = 1.457 кг/м3
Qпр = 1,01 6 0,5 1,457(10 + 26,5) = 161,1 кВт.
Qинф = 0,3+161,1 = 161,4 кВт.
Теплопотери здания с учетом инфильтрации составят:
Qтз = Qосн+Qдоб+ Qинф = 21,2 + 1,06 + 161,4 = 183,66кВт.
Определяем технологические потери производственного здания.
В данном случае технологические теплопотери связаны с нагреванием поступающих в цех материалов (QМ) и с вентиляцией (QВ) помещения:
Qтг =Qм+Qв
Qм = GмBCм(tмк - tмн), кВт;
Gм=G8⋅3600=100008⋅3600=34,7⋅10-2кг/с - расход материала;
В - коэффициент поглощения теплоты, В = 0,2 (табл. 1.9 прилож.);
См = 0,5 кДж/кг °С - теплоемкость стали;
tмк = 10°C;
tмн = 26,5°С - для металлов.
Qм= 34,2 10-2 0,2 0,5(10 + 26,5) = 1,24 кВт ;
Qв = 0,278КвVнCн = 0,2780,510-310001,4571,01(10 + 26,5) = 7,46 кВт.
Технологические потери составят: Qтт = Qм + Qв = 1,24 + 7,46 = 8,7 кВт.
Общие теплопотери здания равны: Qтп = Qтз + Qтт =183,66 + 8,7 = 192,36 кВт
Технологические теплопоступления и тепловыделения
Qтв = Qл+Qоб+Qв, кВт.
Тепловыделения людьми: Qл = qл n 10-3, кВт,
qл = 196 Вт - удельные тепловыделения одного человека (табл. 1.10 прилож.)
Qл = 196 1010-3 = 1,9кВт
Тепловыделения оборудованием и коммуникациями:
Qоб = Qп + Qтех, кВт,
Qтex = PнKзK0Kт.
Значение коэффициентов загрузки и одновременности можно принять: Кз= Ко= 0,6, Кт =1
Qтех= 100,60,61= 3,6 кВт.
Тепловыделения оборудованием составят: Qоб = 3,6 кВт .
Тепловыделения электрооборудованием: QЭ=PосвCоKосв, значения коэффициентов примем равными 0,6 а КПД двигателя 0,8; коэффициент, учитывающий вид арматуры светильников Со = 0,9 - для люминесцентных ламп.
QЭ=3⋅2000⋅0,9⋅1=5,4кВт.
Другие источники тепловыделений в данном случае не указаны и в примере не учитываются.
Общие тепловыделения составят:
Qтв = Qл + Qo6 + Qэ = 1,9 + 3,6 + 5,4 = 10,9 кВт.
Тепловой баланс гаража
Qот= Qтп - Qтв = 192,36 – 10,9 = 181,46 кВт .
Таким образом, чтобы компенсировать теплопотери здания и обеспечить заданную температуру внутри помещений, необходимо проектировать систему отопления мощностью 181,46 кВт.
Q0= 181,46 кВт
Qоср=Q0tвн-tсроtвн-tро=181,4610+4,710+32=53,011 кВт;
W0гар=360024n0Qоср=36002425153,011=1149,6106 кДж.
2. Расчетная тепловая нагрузка на отопление
Qро=i=1nQ0=127,4+50+1560+181,46=1918,86кВт
3. Расход теплоты на отопление за отопительный период
Wро=i=1nW0=1312,0⋅106+4922⋅106+15358⋅106+1149,6⋅106=22741,6⋅106кДж.
4. Расход теплоты на вентиляцию.
4.1. Расчет теплоты на вентиляцию каждого потребителя.
Мехмастерские.
qв= 0,23Вт/м3 °С, V = 3500 м2
qв - удельная вентиляционная характеристика здания (таблица 2.1 приложений)
Qв=qвV(tвн-tрв)=0,233500 (20+19)=31,4 кВт;
Qвср=Qвtвн-tсроtвн-tрв=31,420+4,720+19=19,88кВт;
Wм=3600n0ZQвср=36002511619,88=287,4106 кДж.
Административное здание
Ов =0,12000 (18+19) = 7,4 кВт;
Qвср=7,418+4,718+19=4,54 кВт;
WA =3600n0ZQвср=3600162514,54=58,4106 кДж.
Жилые дома
Вентиляция жилых домов в расчете не учитываются, т.е. qв=0.
Гаражи
Теплопотери на вентиляцию уже включены в нагрузку отопления.
4.2. Расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию.
Qрв=i=1nQвi=31,4+7,4=38,8 кВт.
4.3. Годовый расход теплоты на вентиляцию.
Wвр=i=1nWi=287,4⋅106+58,4⋅106=345,8⋅106кДж.
5. Расход теплоты на горячее водоснабжение.
5.1. Расчет горячего водоснабжения каждого потребителя.
Мехмастерские
- среднечасовой тепловой поток.
где m - число людей (m=100 чел. по заданию);
g - норма расхода горячей воды на одного человека (по таблице 2.2 приложений примем g=11 л/сут);
tгв - температура горячей воды в системе (примем tгв =55°C, исходя из рекомендаций по четырехтрубной системе теплоснабжения);
tхв =5°C - температура холодной воды в зимний период.
Qгв.ср=1,16100⋅1155-524⋅10-3=2,65 кВт
- максимальный тепловой поток
Qгв=(22,4)Qгв.ср=0,832,65=2,20 кВт
- среднечасовой тепловой поток в летний период
гв=0,8 - коэффициент снижения расхода горячей воды в летний период;
txл =15 oС - температура холодной поды в летний период.
Qгв.ср.л=0,855-1555-5⋅2,2=1,4 кВт
- годовой расход теплоты
Wгв=360024[n0Qгв.ср+(360-n0)Qгв.ср.л],кДж.
n0=251 - число дней отопительного периода.
Wгв=360024[2512,65+(360-251)1,4] =93,64 106, кДж.
Административное здание
- среднечасовой тепловой поток
g = 24 л/сут расход воды на 1 чел