Определить для условий г. Воронеж расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города.
F1 = 17 га;
F2 = 22 га;
F3 = 25 га;
F4 = 28 га;
F5 = 30 га.
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -26 0C. Плотность населения Р = 370 чел/га. Общая площадь жилого здания на одного жителя fобщ=18 м2/чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а=105 л/сутки.
Решение:
Расчет тепловых потоков сводим в таблицу 1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов. Их площади FКВ в гектарах, плотность населения.
Число жителей в кварталах m, определяем по формуле:
.чел.
чел,
чел,
чел,
чел,
чел.
Общую площадь жилых зданий кварталов А, определяем по формуле:
, м2
, м2,
, м2,
, м2,
, м2,
, м2.
Величину удельного показатель теплового потока на отопление жилых зданий q = 87 Вт/м2 , при t0 = -26 0C, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле:
, МВт
при К1=0,25
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт.
Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле:
МВт,
при К1 = 0,25, К2 = 0,6
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт.
Показатель теплового потока на горячее водоснабжение с учетом общественных зданий при норме одного жителя, а=105 л/сутки составит qhm=376 Вт.
Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле:
, МВт
, МВт
МВт
, МВт
, МВт
, МВт
Суммарный тепловой поток по кварталам QΣ, определяем суммированием расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт
, МВт.
Таблица 1. Расчет тепловых потоков.
№ квар тала
Площадь квартала, FКВ, га
Плотность населения, Р, чел/га
Кол-во жителей, m, чел
Общая площадь, А, м2
Тепловой поток, МВт
Q0
Qv
QHM
QΣ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
17
370
6290
113220
12,3
1,5
2,37
16,17
2
22
370
8140
146520
15,9
1,9
3,06
20,86
3
25
370
9250
166500
18,1
2,2
3,48
23,78
4
28
370
10360
186480
20,3
2,4
3,9
26,6
5
30
370
11100
199800
21,7
2,6
4,17
28,47
Σ
88,3
10,6
16,98
115,88
Задание 2
Для климатических условий г. Воронеж выполняем расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчетные тепловые потоки района города ΣQ0 = 88,3 МВт, на вентиляцию ΣQV = 10,6 МВт, на горячее водоснабжение ΣQHM=16,98 МВт. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -26 0C.
Решение:
Определим часовые расходы на отопление:
, МВт
t0 (-26 0 C ): , МВт
t0 (-14 0 C ): , МВт
t0 (-3,4 0C ): , МВт
t0 (0 0 C ): , МВт
t0 (+8 0C ): , МВт.
Определим часовые расходы на вентиляцию:
, МВт
t0 (-26 0 C ): ,МВт
t0 (-14 0 C ): ,МВт
t0 (-3,4 0C ): ,МВт
t0 (0 0 C ): ,МВт
t0 (+8 0C ): ,МВт.
Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчета, среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода (=0,8, tЛ=15 0C, tЗ=50C):
, МВт.
Отложив на графике значения Q0 и QV при tн = + 8 0C, а также значения ΣQ0 и ΣQV при tН=t0=-26 0C и соединив их прямой, получим графики Q0=f(tH) и QV=f(tH).
График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 16,98 МВт для отопительного периода и с ординатой 10,87 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазон температур tН=+8÷-26 0C и соединив их с прямой получим суммарный часовой график QΣ=f(tH). Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки и находим продолжительность отопительного периода для г. Воронеж. Данные сводим в таблицу 3.
Таблица 2.
Число часов за отопительные период со среднегодовой наружного воздуха, равной
Продолжительность стояния
Температура наружного воздуха
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
+8
n
-
7
34
144
470
1020
1850
3380
4780
График по продолжительности тепловой нагрузки строится на основании суммарного часового графика QΣ=f(tH). Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -5, -10, -15, -20, -25; -30; -35) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленных из точек на оси продолжительности. Соответствующих данных температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 5210 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период. Для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной =10,87 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8760 часов.
Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем используя формулы пересчета, определяем часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +80С. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение =10,87 МВт.
Выполним расчеты по месецам:
,
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт.
,
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт.
, МВт.
Аналогично выполняем расчёты для всех месяцев отопительного периода. Расчеты вводим в таблицу 3. исходя из полученных данных, строим годовой график теплового потребления по месяцам.
Таблица 3. Среднемесячные расходы теплоты по месяцам года
Средне-часовые расходы теплоты по месяцам
Среднемесячная температура наружного воздуха
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
-9,3
-9,2
-4,1
+5,9
+14
+18
-
-
+12,8
+5,6
-1,1
-6,7
Q0, МВт
56,24
56,05
46,26
27,07
-
-
-
-
-
27,64
40,50
51,25
QV, МВт
6,39
6,36
5,07
2,55
-
-
-
-
-
2,63
4,32
5,73
QHM, МВт
16,98
16,98
16,98
16,98
10,87
10,87
10,87
10,87
10,87
16,98
16,98
16,98
QΣ, МВт
79,61
79,39
68,31
46,6
10,87
10,87
10,87
10,87
10,87
47,25
61,8
73,96
Задание 3
Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график). Приняты расчётные температуры сетевой воды в подающей магистрали в τ1=150 0С, обратной магистрали τ2=70 0С, после элеватора τ3=95 0С. Расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления t0=-26 0C. Расчётная температура воздуха внутри помещения ti=20 0C. Расчётные тепловые потоки принимаем ΣQ0 = 88,3 МВт, ΣQV = 10,6 МВт, ΣQHM=16,98 МВт. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tН = 60 0C, температура холодной воды tС=50C. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения αБ=1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.
Решение:
Предварительно выполним расчёт и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома τ2=70 0С. Значение температур сетевой воды для систем отопления τ10; τ20; τ30 определим, используя расчётные зависимости для температур наружного воздуха tН= +8; 0; -3,4; -14; -26 0C.
Определяем, значение величин ∆t, ∆τ, θ:
tH= +8 0C:
0С
0С
0С
tH= 0 0C:
0С
0С
0С
tH= -3,4 0C:
0С
0С
0С
tH= -14 0C:
0С
0С
0С
tH= -26 0C:
0С
0С
0С
Используя расчётные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе 0С, построим отопительно-бытовой график температур. Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды0С, 0С, 0С температура наружного воздуха 0 0С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведём в таблицу 4. Далее приступаем к расчёту повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева ∆tH=7 0С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени
0С
Балансовая нагрузка горячего водоснабжения :
МВт
Суммарный перепад температур сетевой воды δ в обеих ступенях водоподогревателей:
0С
Перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от tH=+8 0С до tH=-3,4 0С
0С.
Для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя .
0С
Величины δ1 и δ2 для диапазона температур наружного воздуха tH от 0С и 0С.
tH= +2,5 0C:
0С
0С.
tH= -3,4 0C:
0С
0С.
tH= -14 0C:
0С
0С.
tH= -26 0C:
0С
0С.
Полученные значения величин δ1 и δ2 сведем в таблицу 4.
Температуры сетевой воды τ1п и τ2п в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика:
tH= +8÷+2,50C:
0С
0С
tH= -3,4 0C:
0С
0С
tH= -14 0C:
0С
0С
tH= -26 0C:
0С
0С
Полученные значения величин τ1п и τ2п сведем в таблицу 4.
Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха tH= +8÷+2,5 0C:
Определяем значение τ2v для tH= +8 0C. Предварительно зададимся значением τ2v= 170С. Определяем температурные напоры в калорифере ∆tk и ∆tk/ cоответственно для tH= +8 0C и tH= +2,5 0C:
0С
0С
Вычисляем левые и правые части уравнения:
Левая часть:
Правая часть: .
Поскольку численное значение правой и левой частей уравнения близки по значению, примем значение τ2v= 170С, как окончательное.
Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха, температуру сетевой воды после калориферов τ2v для tH= t0 = -26 0C .
Здесь значения ; ; соответствуют tH=tм=-140C. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением τ2v=51 0С.
Определим значения и .
0С
0С
Далее вычислим левую часть:
Левая часть:
Поскольку левая часть выражения близка по значению правой, принятое предварительно значение τ2v=51 0С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (рис. 3).
Таблица 4. Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения
tH
τ10
τ20
τ30
δ1
δ2
τ1п
τ2п
τ2v
+8
70,0
37,84
46,8
7,4
9,8
79,1
26,55
17
+2,5
70,0
37,84
46,8
7,4
9,8
79,1
26,55
37,84
-3,4
84,73
44,9
57,34
5,3
11,9
90,03
45,4
44,9
-14
115,51
56,74
75,1
1,8
15,4
116,9
41,34
56,74
-26
130,0
70,0
95,0
2,12
19,32
132,12
50,68
51