Материал: Расчет тепловых затрат на коммунально-бытовые нужды

Расчет тепловых затрат на коммунально-бытовые нужды

Введение

Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. В связи с этим повышение надёжности и экономичности работы теплотехнического оборудования, вырабатывающего и потребляющего тепловую энергию, является одной из важнейших народнохозяйственных задач. Надёжность и экономичность работы этого оборудования в значительной мере зависит от качества его наладки, ремонта и культуры обслуживания. В связи с этим широкий круг техников-теплотехников должен владеть приёмами и методами рациональной эксплуатации, наладки и испытания теплотехнического оборудования.

Добыча, потребление, выработка топливных ресурсов и энергии неуклонно возрастает. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого топлива. Для экономии топлива, прежде всего, предусмотрено дальнейшие развитие централизованного теплоснабжения на базе совместной выработки тепловой и электроэнергии. В отдельных больших городах, предусматривается теплоснабжение от атомных станций.

Жилищно - коммунальный сектор крупных городов получает теплоту в значительных количествах от централизованных отопительных котельных. Обычно нескольких котельных. Основными задачами организаций, эксплуатирующих системы теплоснабжения независимо от ведомственной принадлежности, являются:

а) обеспечение надёжного и бесперебойного теплоснабжения технологических и коммунально-бытовых потребителей;

б) повышение надёжности, безопасности и экономичности работы котельных установок, тепловых сетей и теплоиспользующих аппаратов;

в) организация эксплуатации всего оборудования в соответствии с действующими нормативно-техническими документами;

г) снижение себестоимости производства и реализации тепловой энергии, повышение производительности труда эксплуатационного персонала.

Основными среди тепловых затрат на коммунально-бытовые нужды являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодное время. Для создания и поддержания теплового комфорта в помещении зданий требуются технически совершенные и надёжные отопительные установки. Чем холоднее климат, тем выше требования к обеспечению благоприятных тепловых условий в здании.

Отопление зданий начинают при устойчивом понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до 8 0С и ниже и заканчивают отопление при устойчивом повышении температуры наружного воздуха 8 0С. Период отопления зданий в течение года называют отопительным периодом (сезоном). Сначала водяное отопление выполнялось на базе местных отопительных котельных, а затем с развитием теплофикации - при теплоснабжении ТЭЦ. В области водяного отопления период до середины прошлого столетия характерен широким применением двухтрубного распределения теплоносителя по отопительным приборам здания. С развитием массового крупнопанельного строительства предпочтение стало отдаваться вертикально - однотрубному соединению отопительных приборов, при этом обеспечивалось повышение степени механизации заготовительных работ, сборности установок для снижения трудовых затрат при их монтаже.

Так как запасы органического топлива всё-таки истощимы, то происходит развитие в применении опасной атомной энергии, т.е. строительство АЭС. Уже сейчас здания расположенные вблизи АЭС отапливаются водой, нагреваемой при действии атомных реакторов. Также для отопления помещения используется также электроэнергия в частности в районах расположения гидростанций. Можно предположить, что развитие атомной энергетики существенно повлияет на дальнейшее развитие отопительной техники, которую можно расширить своё назначение вплоть до изменения климатических условий.

1. Характеристика тепловой нагрузки

.1 Объёмы зданий

Объёмы здания определяем по чертежу. Расчёт сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Объёмы зданий

.2 Определение расчётной температуры воздуха

Определяем по источнику [8]. Данные сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчётные температуры воздуха

1.3 Определение расходов теплоты

В зависимости от объёма здания и назначения определяем их удельные отопительные и вентиляционные характеристики по источнику [8].Данные сводим в таблицу 3.

Таблица 3 - Расходы теплоты

Расход теплоты на отопление определяем по формуле

=(1+µ)×K×qo×(tв-tно)×V,                 (1)

где µ - коэффициент инфильтрации, учитывающий долю расхода теплоты на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности наружных ограждений, для жилых и общественных зданий;

К - поправочный коэффициент, зависящий от температуры наружного воздуха, принимается по источнику [8];

qo - удельная отопительная характеристика здания, кДж/м3×ч× оС;

tв - температура внутреннего воздуха, оС, принимается по источнику [8];

tно - температура наружного воздуха для проектирования отопления, оС;

V - строительный объём здания, м3.

Расчёт сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Расход теплоты на отопление

Расход теплоты на горячее водоснабжение определяем по формуле, кДж/ч(кВт):

   (2)

где m - расчётное число потребителей, для жилых зданий принимается, что в квартире проживает 4-е человека;

а - норма потребления горячей воды, л/сут, принимается по источнику [8];

с - теплоёмкость воды, с=4,19 кДж/ч×град;

tг - температура горячей воды, tг =55 оС;

tх - температура холодной воды, tх = 5 оС;

n - число часов использования минимума нагрузки (для жилых зданий - 24 часа);

К - коэффициент часов неравномерности, принимается по источнику [8].

Расчёт сводится в таблицу 6

Таблица 6 - Расход теплоты на горячее водоснабжение

Определяем суммарный расход теплоты:

∑Qо= Qо1+ Qо2+… Qоn, кВт           (3)

∑Qв= Qв1+ Qв2+… Qвn, кВт            (4)

∑Qгв= Qо1+ Qгв2+… Qгвn, кВт       (5)

Расчёт сводим в таблицу 7.

Таблица 7 - Суммарные расходы теплоты

1.4 Построение графика продолжительности тепловой нагрузки

Определяем расходы теплоты на отопление и вентиляцию при расчётной наружной температуре tн´=8 оС по формулам, кВт

 (6)

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график часового расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.

Суммарный график часового расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха строят путем суммирования соответствующих ординат при tн = +8 оС, и tн.о.(линия ΣQ).

 (7)

(8)

График годовой тепловой нагрузки строят на основании суммарного графика часовых расходов теплоты в координатах Q - n, где по оси абсцисс откладывают число часов стояния температур наружного воздуха.

Выбираем длительность стояния температур для данного города по [8]

Данные сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Продолжительность тепловой нагрузки

Граф в таблице делают столько, чтобы tн.о. попала в промежуток между двумя последними графами по верхнему значению интервала.

Для построения графика годовой тепловой нагрузки из точек на оси абсцисс графика часового расхода теплоты, соответствующих температурам +8, 0, -5, -10, -15, -20, … восстанавливают перпендикуляры до пересечения с линией суммарного расхода теплоты Qсум. Далее из точек, полученных на линии Qсум, проводят прямые параллельные оси абсцисс, до пересечения с перпендикулярами, восстановленными к оси абсцисс из точек, соответствующих продолжительности стояния перечисленных температур наружного воздуха. Соединив полученные точки, получают искомую кривую графика расхода теплоты за отопительный период.

В летний период тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, остается нагрузка на горячее водоснабжение, значение которой определяют по выражению

, (9)

где tх.л - температура холодной воды в летний период, tх.л =15 ºС;

tх.з - температура холодной воды в зимний период, tх.з =5 ºС;

β - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода горячей воды летом по сравнению с зимним периодом, β = 0,8.

Так как тепловая нагрузка на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, то в диапазоне летнего периода проводят прямую до пересечения с ординатой, соответствующей общему расчетному числу часов работы тепловой сети в году n = 8400.

График изображён на рисунке 1.

1.5 Построение графика центрального качественного регулирования

Расчёт графика заключается в определении температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали тепловой сети при различных температурах наружного воздуха.

Расчёт ведётся по формулам:

 (10)

 (11)

где tв -температура воздуха внутри здания, оС (для жилых районов берётся по температуре внутреннего воздуха в жилых зданиях);

θ- перепад температур в системе отопления;

t2 - температура воды в обратной магистрали тепловой сети при наружной отопительной температуре, оС;

tн` - принимаемые значения температур наружного воздуха, оС;

∆t - перепад температур в тепловой сети при наружной отопительной температуре, ∆t=t1-t2, оС;

tн - расчетная температура наружного воздуха , принимается равной наружной отопительной температуре. tн =tно

Расчёт сводится в таблицу 9.

Таблица 9 - Температура теплоносителя

По полученным значениям τ1′ и τ2′ строят графики температур в подающей и обратной магистрали тепловой сети.

Для обеспечения требуемой температуры воды в системе горячего водоснабжения минимальную температуру сетевой воды в подающей магистрали принимают равной 70 о С. Поэтому из точки, соответствующей 70 оС на оси ординат, проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с температурной кривой τ1′.

1.6 Определение расходов воды

Определяем расход воды на отопление для каждого здания

 (12)

Определяем расход воды на вентиляцию для каждого здания

 (13)