Кафедра теплотехники и теплоэнергетики
ОСНОВЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Энергетический институт
Специальность:
140101.65/100500 – тепловые электрические станции
Направление подготовки бакалавра:
140100.52/550900 – теплоэнергетика
Санкт-Петербург
Издательство СЗТУ
Утверждено редакционно-издательским советом университета
УДК 697.34
Основы централизованного теплоснабжения: учебно-методический комплекс (информация о дисциплине, рабочие учебные материалы, информационные ресурсы дисциплины, блок контроля дисциплины) /сост. Е.А. Блинов, Б.Л. Паскарь, А.Л. Васильченко.- СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008.- с.
Учебно-методический комплекс разработан в соответствии с требованиями Руководства по разработке и оформлению учебной и учебно-методической литературы.-СПб.: СЗТУ, 2006.
В дисциплине рассматриваются основные виды теплового потребления, источники генерации теплоты: котельные, промышленные ТЭЦ, теплофикационные установки АЭС и установки утилизации теплоты, тепловые сети, тепловые пункты и насосные станции, технико-экономическое обоснование выбора систем теплоснабжения.
Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 30 июня 2008г.; одобрено методическим Советом энергетического института 26 июня 2008г.
Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики Северо-Западного государственного заочного технического университета (зав. кафедрой З.Ф. Каримов, д-р техн. наук, проф.); Н.Н.Гладышев, канд. техн. наук, доц. кафедры теплосиловых установок и тепловых двигателей СПбГТУРП.
Составители:Е.А. Блинов, канд. техн. наук, проф.,
Б.Л. Паскарь, канд. техн. наук, проф.,
А.Л. Васильченко, ст. преподаватель
ã Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2008
ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дисциплина «Основы централизованного теплоснабжения» изучается студентами специальности 140101.65/100500 всех форм обучения в одном семестре. Дисциплина включает в себя разделы: основные положения теплоснабжения потребителей; тепловое потребление; системы теплоснабжения; источники теплоснабжения; регулирование в системах теплоснабжения; тепловые сети; тепловые пункты и насосные станции.
Целью изучения дисциплиныявляется получение необходимых знаний и навыков для проектирования и эксплуатации систем централизованного теплоснабжения промышленных предприятий и жилищно-коммунальных потребителей.
Задачи изучения дисциплины – творческое усвоение основных положений централизованного теплоснабжения, теплофикации и тепловых сетей. Знания основ дисциплины формируется на нескольких уровнях, отличающихся глубиной проработки материала.
В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами знаний по дисциплине, формируемыми на нескольких уровнях:
Иметь представление:
- о структуре систем источников теплоты: котельные, тепловые и атомные электростанции, установки утилизации теплоты;
- о теплофикации, как наиболее совершенном методе централизованного теплоснабжения;
- о централизованном и децентрализованном теплоснабжении.
Знать:
- основные положения централизованного теплоснабжения;
- основные принципы рационального энергоснабжения на базе теплофикации;
-методики расчетов тепловых нагрузок на нужды технологии, отопления, вентиляции, кондиционирования и ГВС;
- системы теплоснабжения и теплоносители;
- схемы, состав оборудования и режимы работы современных и перспективных источников теплоты;
- методы регулирования в системах теплоснабжения;
- конструкции и методики расчетов тепловых сетей и тепловых пунктов.
Уметь:
- определять тепловые нагрузки потребителей;
- строить температурный график регулирования в тепловых сетях;
- строить пьезометрический график системы теплоснабжения;
- определить годовую потребность в натуральном и условном топливе;
- разработать проект и провести технико-экономический анализ систе- мы теплоснабжения.
Владеть:
- методиками расчетов тепловых сетей и тепловых пунктов;
- методиками расчета теплообменного оборудования;
- методикой оптимального выбора оборудования источников теплоты и тепловых пунктов;
- основами программирования, навыками работы с персональным компьютером для расчетов систем теплоснабжения;
- способами определения затрат энергетических, материальных и людских ресурсов при проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения.
Место дисциплины в учебном процессе:
Теоретической и практической основами дисциплины являются курсы: «Гидрогазодинамика», «Техническая термодинамика», «Тепломассообмен», «Котельные установки и парогенераторы», «Экономика энергетических предприятий». Приобретенные студентами знания будут непосредственно использованы при изучении следующих дисциплин: «Энергосбережение в теплотехнике и теплотехнологиях», «Технико-экономические основы проектирования», а также в курсовом и дипломном проектировании.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Объем дисциплины и виды учебной работы
Таблица 1.1
| Вид учебной работы | Всего часов | ||
| Форма обучения | |||
| очная | очно-заочная | заочная | |
| Общая трудоемкость дисциплины | |||
| Работа под руководством преподавателя | |||
| В т.ч. аудиторные занятия: | |||
| Лекции | |||
| практические занятия | |||
| Самостоятельная работа студентов | |||
| Промежуточный контроль, количество: | |||
| В т.ч.: курсовой проект, | |||
| Вид итогового контроля | Экзамен |
Перечень видов практических занятий и контроля:
- тесты (по разделам дисциплины);
- практические занятия – 25 часов (для очной формы обучения); 10 часов (для очно-заочной формы обучения); 6 часов (для заочной формы обучения);
- курсовой проект (для всех форм обучения);
- экзамен (для всех форм обучения).
РАБОЧИЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
(объем дисциплины – 100 часов)
Введение (6 часов)
[1], с. 6…18, 78…79; [2], с. 4…7.
Предмет и содержание курса. Основные формы вырабатываемой энергии и их ресурсы. Централизованное теплоснабжение и теплофикация.
Системы централизованного теплоснабжения и их структуры.
Системы децентрализованного теплоснабжения.
Общие характеристики тепловых сетей и тепловых пунктов.
Раздел 1. Тепловое потребление (16 часов)
[1], с. 58…77; [9], с. 3 – 4.
Сезонные и круглогодичные нагрузки. Зависимость тепловых нагрузок
от климатических условий и профиля производственных предприятий. Определение значений и характера тепловых нагрузок.
Задачи отопления. Методика расчета потерь теплоты зданиями и составления теплового баланса зданий. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления. Отопительный сезон.
Вентиляция производственных, коммунальных предприятий и общественных зданий. Расчет расхода теплоты на вентиляцию. График работы систем вентиляции.
Кондиционирование воздуха, выработка искусственного холода. Определение подлежащего удалению из здания избыточного количества теплоты.
Параметры и расход теплоты на технологические нужды. Пути экономии топливно-энергетических ресурсов на производстве.
Горячее водоснабжение: назначение, требуемые параметры, характер потребления горячей воды. Виды расчетных нагрузок на нужды ГВС. Методика расчета потребности в теплоте на ГВС.
Основные задачи расчета тепловых нагрузок. Методика определения мак-
симальных и среднечасовых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, годовых расходов теплоты. Расчет годовой потребности в топливе.
Раздел 2. Системы теплоснабжения(12 часов)
[1], с. 85…114.
Типы водяных систем. Однотрубные и многотрубные системы, их схемы, области применения, основные преимущества и недостатки.
Зависимая и независимая схемы присоединения теплопотребляющих установок абонементов к тепловой сети. Достоинства и недостатки закрытых и открытых систем. Принципы несвязанного и связанного регулирования.
Виды систем пароснабжения предприятий, их структура и особенности. Схемы паровых систем теплоснабжения, состав оборудования, режимы работы, методы обеспечения надежности пароснабжения.
Системы сбора и возврата конденсата от промышленных потребителей; их назначение, состав оборудования, режим работы. Меры по снижению потерь конденсата.
Основные преимущества и недостатки воды как теплоносителя по сравнению с паром.
Выбор параметров теплоносителя и системы теплоснабжения. Преимущества и недостатки открытых и закрытых систем.
Раздел 3. Источники теплоснабжения(16 часов)
[1], с. 35…54, 79…85; [3], 10…17, 91…102, 121…122; [4], с. 11…12, 29…37, 54…65, 221…225; [6], с. 151…153, 167…173.
Назначение, тепловые схемы, состав оборудования котельных. Методика расчета тепловых схем котельных. Выбор основного и вспомогательного оборудования котельных для закрытых и открытых систем теплоснабжения. Пути совершенствования тепловых схем котельных и повышения эффективности их работы.
Схемы отпуска теплоты от ТЭЦ с паром и горячей водой и их эффективность. Распределения тепловых нагрузок между отборами турбин и пиковыми водогрейными котлами. Совместная работа котельных и ТЭЦ в системах теплоснабжения.
Принципиальные схемы, параметры и оборудование теплофикационных газотурбинных и парогазовых установок (ГТУ и ПГУ). Особенности теплоподготовительных систем КЭС.
Перспективы и условия внедрения теплофикационных установок в тепловые схемы атомных электростанций. Схемы подключения сетевого подогревателя к тепловой схеме атомных электростанций.
Раздел 4. Регулирование в системах теплоснабжения(10 часов)
[1], с. 116…120, 131… 175.
Назначение и структура системы регулирования. Возможные методы регулирования тепловой нагрузки в системах централизованного теплоснабжения. Регулирование отпуска теплоты из паровых сетей.
Центральное регулирование однородной и разнородной тепловых нагрузок. Графики температур при качественном регулировании отопительной нагрузки.
Методы центрального регулирования суммарных нагрузок отопления и горячего водоснабжения, используемого в системах теплоснабжения городов.
Эффективность различных систем регулирования отпуска теплоты.
Раздел 5. Тепловые сети (30 часов)
[1], с.182…212, 241…248, 305…352; [2], с. 119…123, 134…146
Задачи гидравлического расчета. Основные требования к режиму давления в водяных тепловых сетях. Схемы тепловых сетей. Основные формулы расчета. Пьезометрический график и выбор вида присоединения потребителей к тепловым сетям. Определение параметров сетевых и подпиточных насосов.
Гидравлические характеристики участков тепловой сети, насосов и регуляторов. Гидравлический удар и средства борьбы с ним.
Тепловой расчет. Задачи и основные требования. Термические сопротивления и теплопотери. Определение оптимальной толщины изоляции.
Прочностной расчет трубопроводов. Расчет усилий на подвижные и неподвижные опоры. Компенсация температурных напряжений в трубопроводах тепловой сети. Виды компенсации, расчет усилий при самокомпенсации.
Схемы и конфигурации тепловых сетей. Трасса и профиль теплопроводов. Конструкции теплопроводов. Теплоизоляционные материалы и конструкции тепловой изоляции. Трубы и их соединения, арматура. Способы прокладки тепловых сетей. Опоры. Компенсаторы. Основы проектирования тепловых сетей.
Раздел 6. Тепловые пункты и насосные станции (10 часов)
[1], с. 262…303; [2], с. 290…306, 321…331.
Назначение, схемы и оборудование тепловых пунктов. Методика расчета и выбора основного оборудования. Связь тепловых пунктов с системами потребителей и источниками теплоты.
Центральные и индивидуальные тепловые пункты. Тепловые пункты промышленных предприятий.
Установки сбора и возврата конденсата.
Назначение, технологические схемы и компоновки насосных станций на тепловых сетях. Аккумулирование теплоты.
Автоматизация тепловых пунктов и насосных станций. Диспетчеризация.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ
2.2.1. Тематический план дисциплины
для студентов очной формы обучения
Таблица 2.1
| № п/п | Название раздела, темы | Кол-во часов по дневной форме обучения | Виды занятий и контроля | ||||||
| Лекции | ПЗ | Самост. работа | Тесты | Курс. проект | |||||
| аудит. | ДОТ | аудит. | ДОТ | ||||||
| Всего | |||||||||
| Введение | |||||||||
| Раздел 1. Тепловое потребление | №1 | ||||||||
| 1.1 | Классификация тепловых нагрузок | ||||||||
| 1.2 | Расчет тепловых нагрузок | Зад.1 | |||||||
| Раздел 2. Системы теплоснабжения | №2 | ||||||||
| 2.1 | Водяные системы | ||||||||
| 2.2 | Паровые системы | ||||||||
| 2.3 | Выбор теплоносителя и системы | ||||||||
| Раздел 3. Источники тепла | №3 | ||||||||
| 3.1 | Котельные | ||||||||
| 3.2 | ТЭЦ | Зад. 2 | |||||||
| 3.3 | Теплофикационные установки АЭС | ||||||||
| Раздел 4. Регулирование в тепловых сетях | №4 | Зад. 3 | |||||||
| Раздел 5. Тепловые сети | №5 | ||||||||
| 5.1 | Расчеты тепловых сетей | Зад. 4 | |||||||
| 5.2 | Схемы прокладки и конструкции тепловых сетей | Зад. 5 | |||||||
| Раздел 6. Тепловые пункты и насосные станции | №6 |
Тематический план дисциплины
для студентов очно – заочной формы обучения
Таблица 2.2
| № п/п | Название раздела, темы | Кол-во часов по дневной форме обучения | Виды занятий и контроля | ||||||
| Лекции | ПЗ | Самост. работа | Тесты | Курс. проект | |||||
| аудит. | ДОТ | аудит. | ДОТ | ||||||
| Всего | |||||||||
| Введение | 1,5 | 4,5 | |||||||
| Раздел 1.Тепловое потребление | 2,5 | 1,5 | №1 | ||||||
| 1.1 | Классификация тепловых нагрузок | 1,5 | |||||||
| 1.2 | Расчет тепловых нагрузок | 1,5 | Зад. 1 | ||||||
| Раздел 2. Системы теплоснабжения | 1,5 | 3,5 | №2 | ||||||
| 2.1 | Водяные системы | ||||||||
| 2.2 | Паровые системы | 0,5 | |||||||
| 2.3 | Выбор теплоносителя и системы | 0,5 | |||||||
| Раздел 3. Источники тепла | 2,5 | 3,5 | №3 | ||||||
| 3.1 | Котельные | 1,5 | 1,5 | ||||||
| 3.2 | ТЭЦ | Зад. 2 | |||||||
| 3. 3 | Теплофикационные установки АЭС | 0,5 | |||||||
| Раздел 4. Регулирование в тепловых сетях | №4 | Зад. 3 | |||||||
| Раздел 5. Тепловые сети | 4,5 | 6,5 | №5 | ||||||
| 5.1 | Расчеты тепловых сетей | 3,5 | 3,5 | Зад. 4 | |||||
| 5.2 | Схемы прокладки и конструкции тепловых сетей | 1,5 | 1,5 | Зад. 5 | |||||
| Раздел 6. Тепловые пункты и насосные станции | 1,5 | 1,5 | №6 |
Тематический план дисциплины
для студентов заочной формы обучения
Таблица 2.3
| п/п | Название раздела, темы | Кол-во часов по дневной форме обучения | Виды занятий и контроля | ||||||
| Лекции | ПЗ | Самост. работа | Тесты | Курс. проекты | |||||
| аудит. | ДОТ | аудит. | ДОТ | ||||||
| Всего | |||||||||
| . | Введение | 0,5 | 5,5 | ||||||
| Раздел 1. Тепловое потребление | №1 | ||||||||
| 1.1 | Классификация тепловых нагрузок | 0,5 | |||||||
| 1.2 | Расчет тепловых нагрузок | 0,5 | Зад.1 | ||||||
| Раздел 2. Системы теплоснабжения | 5,5 | 5,5 | №2 | ||||||
| 2.1 | Водяные системы | 0,5 | |||||||
| 2.2 | Паровые системы | 0,5 | 1,5 | ||||||
| 2.3 | Выбор теплоносителя и системы | ||||||||
| Раздел 3. Источники тепла | 1,5 | 2,5 | №3 | ||||||
| 3.1 | Котельные | 0,5 | 0,5 | ||||||
| 3.2 | ТЭЦ | 0,5 | Зад.2 | ||||||
| 3.3 | Теплофикационные установки АЭС | ||||||||
| Раздел 4. Регулирование в тепловых сетях | №4 | Зад.3 | |||||||
| Раздел 5. Тепловые сети | №5 | ||||||||
| 5.1 | Расчеты тепловых сетей | Зад.4 | |||||||
| 5.2 | Схемы прокладки и конструкции тепловых сетей | Зад.5 | |||||||
| Раздел 6. Тепловые пункты и насосные станции | 1,5 | 1,5 | №6 |
СТРУКТУРНО – ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ДИСЦИПЛИНЫ
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.2.1. Структурно-логическая схема дисциплины
ВРЕМЕННОЙ ГРАФИК ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Таблица 2.4
| № п/п | Наименование раздела (темы) | Продолжительность изучения (из расчета-4 часа в день) |
| 1. | Введение | 1 дн. |
| 2. | Раздел 1.Тепловое потребление | 4 дн. |
| 3. | Раздел 2. Системы теплоснабжения | 3 дн. |
| 4. | Раздел 3. Источники тепла | 4 дн. |
| 5. | Раздел 4. Регулирование в тепловых сетях | 2 дн. |
| 6. | Раздел 5. Тепловые сети | 8 дн. |
| 7. | Раздел 6.Тепловые пункты и насосные станции | 3 дн. |
| Итого: | 25 дн. |
ПРАКТИЧЕСКИЙ БЛОК
Практические занятия
Таблица 2.5
| № и название раздела (темы) | Наименование тем практических занятий | Количество часов | ||
| Формы обучения | ||||
| Очная | Очно-заочная | Заочная | ||
| 1.2. Расчет тепловых нагрузок | Расчет тепловых нагрузок потребителя и годового расхода теплоты и топлива. Построение годового графика продолжительности нагрузки | 1.5 | ||
| 3.2. ТЭЦ | Расчет сетевого подогревателя теплофикационной установки ТЭЦ | 1.5 | ||
| 5.1. Расчеты тепловых сетей | Расчет тепловых потерь трубопроводов тепловой сети при бесканальной и канальной прокладке | |||
| 5.1. расчеты тепловых сетей | Расчет тепловых потерь трубопроводов при воздушной прокладке |
ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ДИСЦИПЛИНЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основной:
1. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов / Е.Я. Со- колов. – М.; Издательство МЭИ, 2006.
Дополнительный:
2. Водяные тепловые сети: справочное пособие по проектированию / под редакцией Н.К. Громова, Е.П. Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988.
3. Бузников, Е.Ф. Производственные и отопительные котельные / Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я. Берзиньш. - М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Промышленные тепловые электростанции: учебник для вузов / М.И. Баженов, А.С. Богородский, Б.В. Сазанов, В.Н. Юренев; под редакцией Е.Я. Соколова. - М.: Энергия, 1979.
5. Основы централизованного теплоснабжения: методические указания к курсовому проектированию. – СПб.: CЗТУ, 2004.
6. Маргулова, Т.Х. Атомные электрические станции: учебник для вузов / Т.Х. Маргулова. - М.: Высшая школа, 1978.
7. Апарцев, М.М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения: справочно-методическое пособие / М.М. Апарцев. - М.: Энергоатомиздат, 1983.
8. СНиП 2.04.07-86*.Тепловые сети.- М.: Минстрой России, 1994.
9. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов. - М.: Минстрой России, 1994.
3.2. ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ *)
Курс «Основы централизованного теплоснабжения» дает студенту необходимые знания по проблемам теплоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, как одной из основных подсистем энергетики, связанной с сжиганием ископаемого топлива и использованием нетрадиционных источников энергии.
Изучают эту дисциплину студенты на 4-м курсе, выполняют по ней один курсовой проект, сдают тесты и экзамен.
Рекомендуется следующий порядок учебной работы для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения:
- ознакомиться с содержанием и основными положениями 1-го раздела по опорному конспекту;
- изучить теоретический материал по рекомендуемой литературе;
- ответить на вопросы для самопроверки по темам раздела;
- пройти тестирование по разделу;
- перейти к следующему разделу и т.д.;
- решить задачи практических работ;
- выполнить и защитить курсовой проект;
- сдать экзамен.
ВВЕДЕНИЕ
Научно-техническая революция, начатая во второй половине ХХ века, вызвала во всех странах мира быстрое развитие энергетики, т.е. систем и установок для преобразования первичных энергоресурсов в формы энергии, необходимые для промышленности, сельского хозяйства и населения, и передачи этой энергии от источников её производства до объектов использования.
Россия является единственной в мире крупной индустриальной страной, полностью базирующей своё экономическое развитие только на собственных топливно-энергетических ресурсах. На строительство топливно-энергетического комплекса, объединяющего добычу первичных энергоресурсов и их преобразование в используемые формы энергии, расходуется около 30% всех капиталовложений в промышленность. Энергетическая независимость – серьезное преимущество нашей экономики и весьма важная предпосылка устойчивого роста. Для реализации этого преимущества необходимо рациональное и экономичное использование как первичных энергоресурсов, так и вырабатываемой энергии.
*) Этот подраздел имеет собственную нумерацию рубрик, не зависимую от нумерации рубрик данного УМК.
Из всех форм вырабатываемой энергии наиболее широкое использование находят два вида энергии – электрическаяи тепловаянизкого(теплоносительстемпературойдо150°С) и среднего(темп. от150до350°С)потенциала, на выработку которых в России затрачивается в настоящее время свыше 55% всех используемых первичных топливно-энергетических ресурсов.
Основным ресурсом для выработки электрической и тепловой энергии в нашей стране является органическое топливо. В последние 50 лет помимо органического возрастает использование ядерного топлива.
Для организации рационального энергоснабжения страны особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным технологическим способом производства электрической и тепловой энергии и одним из основных путей снижения удельного расхода топлива на выработку указанных видов энергии.
Под термином «теплофикация» понимается централизованное теплоснабжение на базе комбинированной, т.е. совместной выработки электрической и тепловой энергии в одной установке. Термодинамической основой теплофикации служит полезное использование отработавшей в тепловом двигателе теплоты, отводимой из теплосилового цикла. В комбинированной выработке заключается основное отличие теплофикации от так называемого раздельного метода энергоснабжения, когда электроэнергия вырабатывается на конденсационных электростанциях (КЭС), а теплота – в котельных.
Основной энергетический эффект теплофикации заключается в замене теплоты, выработанной при раздельном энергоснабжении в котельных, отработавшей теплотой, отведенной из теплосилового цикла электростанции, благодаря чему на ТЭС ликвидируется бесполезный отвод теплоты в окружающую среду при превращении химической, а на АЭС внутриядерной энергии топлива в электроэнергию. Развитие комбинированной выработки является одним из основных путей повышения энергетического производства в нашей стране.
Таким образом, при теплофикации в России реализовано два основных принципа:
1. Комбинированное (совместное) производство теплоты и электроэнергии, осуществляемое на ТЭЦ и АТЭЦ;
2. Централизация теплоснабжения, т.е. передача теплоты от одного или нескольких источников, работающих на одну тепловую сеть, многочисленным тепловым потребителям.
Централизациятеплоснабжения не является особенностью теплофикации и может быть осуществлена при подаче теплоты не только от ТЭЦ, но и от другихисточников,например,крупныхкотельныхилипромышленных теплоутилизационных установок. Она ведет к экономии топлива (за счет более высокого КПД крупных районных и промышленных котельных, а также мощных котельных современных ТЭЦ (по сравнению с местными котельными), несмотря на дополнительные потери тепла в сетях при централизованном теплоснабжении.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы сущность и задачи теплоснабжения?
2. Какова энергетическая сущность теплофикации и ее роль в централизованном теплоснабжении?
3. Как подразделяются системы теплоснабжения в зависимости от размещения источника теплоты и теплопотребителей?
4. Назовите виды теплоносителей.
5. По каким видам и параметрам классифицируются тепловые сети?
6. На какие категории подразделяются тепловые сети?
7. Как и чем образуются схемы циркуляции теплоносителя в тепловой сети?
8. Каково оптимальное и возможное количество труб в тепловой сети?
9. Каково назначение, место размещения и цели, выполняемые тепловыми пунктами, как установками на тепловых сетях?
10. Приведите классификацию тепловых пунктов и ступени регулирования отпуска теплоты.
Сезонная нагрузка
Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком.
Условие теплового равновесия здания может быть выражено в виде равенства
Q = Qт + Qи = Qо + Qтв = Qт (1 +µ), (1.1)
где Q - суммарные теплопотери здания; Qт - теплопотери теплопередачей через наружные ограждения; Qи - теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха; Qо - подвод теплоты в здание через отопительную систему; Qтв - внутренние тепловыделения; µ = Qи /Qт - коэффициент инфильтрации.
Источником внутренних тепловыделений Qтв в жилых зданиях являются обычно люди, приборы для приготовления пищи, осветительные приборы. Эти тепловыделения носят в значительной мере случайный характер и не поддаются никакому регулированию по времени, кроме того они не распределяются равномерно по зданию: в помещениях с большой плотностью – относительно велики, с малой – незначительны.
Для обеспечения в жилых районах нормального температурного режима обычно устанавливают гидравлический и температурный режим теплосети по наиболее невыгодным условиям, т.е. по режиму отопления помещений с нулевыми внутренними тепловыделениями, т.е. Q тв= 0.
Источником внутренних тепловыделений в промышленных зданиях являются различного рода тепловые и силовые установки и механизмы (печи, сушила, двигатели и др.). Эти тепловыделения довольно устойчивы и нередко представляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, поэтому они должны учитываться при разработке режима теплоснабжения промышленных районов.
Теплопотери теплопередачей через наружные ограждения в Дж/с могут быть определены расчетным путем по формуле
Qт =∑ k F 
t, (1.2)
где k – коэффициент теплопередачи наружных ограждений, Вт/(м²·К), F – площадь поверхности отдельных наружных ограждений, м², t – разность температур воздуха с внутренней и наружной стороны ограждающих конструкций, °С.
На практике теплопотери теплопередачей определяются по следующей формуле
Qт = qо V ( tв - tн ) (1.3)
где qо - удельная теплопотеря здания, Вт/(м3·К), V - объем здания по наружному обмеру, м3 , tв - усредненная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, °С, tн - наружная температура, °С.
Для жилых и общественных зданий при правильной эксплуатации максимальное значение коэффициента инфильтрации не превосходят 3 – 6 %, что лежит в пределах погрешности расчета теплопотерь. Поэтому для упрощения инфильтрацию не вводят в расчет, а значение удельных теплопотерь принимают с небольшим запасом. Потери инфильтрацией промышленных зданий нередко достигают 25 – 30% теплопотерь и их необходимо учитывать при расчете.
При определении расхода теплоты на отопление исходят не из минимального кратковременного значения наружной температуры для данной местности, а из другого, более высокого, так называемого расчетногозначениянаружнойтемпературыдляотопленияtо, равной средней температуре наиболее холодных пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50-летний период.
Все значения наружных температур по всей территории России приведены в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
Для экономного и правильного использования топлива имеет весьма важное значение выбор начала и конца отопительного сезона, которое для жилых и общественных зданий обычно регламентируется местными властями.
Действующими СНиП продолжительность отопительного периода определяется по числу дней с устойчивой среднесуточной температурой +8 °С и ниже. Эту наружную температуру обычно считают началом и концом отопительного периода. Однако эксплуатационные наблюдения показывают, что нельзя оставлять жилые и общественные здания без отопления в течение продолжительного времени при наружной температуре ниже +10 - + 12 °С, т.к. это приводит к заметному снижению внутренней температуры в помещении и неблагоприятно отражается на самочувствии людей.
Начало и конец отопительного сезона для промышленных зданий определяются наружной температурой, при которой теплопотери через наружные ограждения делаются равными внутренним тепловыделениям. Т.к. тепловыделения в промышленных зданиях значительны, то в большинстве случаев длительность отопительного сезона для них к