Теплоснабжение. Оборудование теплового пункта. Расчет тепловой потребности здания на отопление

5. Теплоснабжение

В разделе теплоснабжение рассматривается индивидуальный тепловой пункт здания с подбором основного оборудования для работы системы отопления. Для системы горячего водоснабжения определяется схема подключения теплообменников и расчет каждого из них.

5.1. Оборудование теплового пункта

В качестве схемы присоединения системы отопления к тепловой сети выберем схему с независимым присоединением, как более удобную в плане регулирования параметров теплоносителя (температура, расход, давление).

Также данная система исключает возможность повреждения оборудования теплового пункта и системы отопления (насосы, краны, фильтры, контрольно-измерительные приборы, отопительные приборы) в случае аварии в городских тепловых сетях.

Оборудование теплового пункта  включает в себя:

- сборный и распределительный коллектор системы отопления, состоящий из электросварной трубы,  диаметр которой принимается равным D_у = 150 мм;

- группы циркуляционных насосов фирмы “GRUNDFOS” марки UPE, которая включает в себя один рабочий и один резервный насос;

- водоводяных пластинчатых теплообменников системы отопления фирмы “Альфа  Лаваль”     (1 рабочий, 1 резервный);

- закрытого мембранного расширительного бака фирмы “Reflex”;

- грязевика фирмы “Reflex”;

- контрольно-измерительных приборов и запорной арматуры;

-пластинчатых водоводяных теплообменников горячего водоснабжения фирмы “Альфа Лаваль”;

- циркуляционных насосов системы горячего водоснабжения;

- подпиточных насосов системы отопления.

5.2. Расчет тепловой потребности здания на отопление

Потребности здания на отопление, Вт, определим по формуле:

Q_с = k ×Q_зд ×β₁× β₂,  где

k=1,03 – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери, связанные с охлаждением воды в магистралях;

Q_зд=125720 Вт – расчетные теплопотери отапливаемого здания.

β₁=1,03 – коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов за счет округления их площади сверх расчетной величины, принимаемый по табл.1 прил.12 из [10].

β₂=1,04 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты приборами, расположенными у наружных ограждений, принимаемый по табл.2 прил.12 [10].

Q_с = 1,03×125720×1,03×1,04 = 138710 Вт.

5.3. Расчетные параметры теплоносителя

В качестве теплоносителя используется вода с температурой для расчетных параметров холодного периода:

на входе в систему отопления – t_г= 95^оС

на выходе из системы отопления – t_о=70^оС

В качестве источника теплоснабжения используются городские сети с параметрами теплоносителя – воды – равными 150^оС на входе в теплообменник ИТП и 75^оС на выходе из него.

5.4. Общий расход воды в системе отопления

Определяется по формуле:

G_с = 3,6×Q_с / (с×(t_г - t_о)), где

c = 4,19 кДж/(кг ^оС) – удельная теплоемкость воды.

G_с = 3,6×138710/(4,19×(95-70)) =4770 кг/ч

В качестве примера проведем расчет теплообменного аппарата системы отопления и определим количество ступеней для теплообменника горячего водоснабжения. Также произведем подбор насосов системы отопления, расширительного бака и грязевика.

5.5. Расчет водоводяного пластинчатого теплообменника системы отопления

Предусматривается установка паяного пластинчатого теплообменника фирмы “Альфа Лаваль”. Расчет производится на основании п.14.16.[17].

Исходные данные:

Тепловая нагрузка системы отопления:  Q_с.о.= 138710 Вт,

Вода системы отопления :  G_с.о= 4770 кг/ч;  t_г = 95^оС;  t_о = 70^оС,

Сетевая вода :  G_тс = 1590 кг/ч;  T_с.о. = 150^оС;  Т_о = 75^оС.

Определение средней разности температур теплоносителей:

Dt = (Dt_б-Dt_м)/(2.3lg (Dt_б/Dt_м))

Dt_б =150-90=55^оС

Dt_м = 75-70=5^оС

Dt = (55-5)/(2,3× lg(55/5)) = 21 ^оС

T_ср = (150+75)/2 = 112,5 ^оС

t_ср = (95+70)/2 = 82,5 ^оС

Оптимальное соотношение числа ходов для греющей х₁ и воды системы отопления х₂:

где   и  – предварительно заданные потери давления в теплообменнике.

= 10 кПа для сетевой воды.

= 25 кПа для воды системы отопления.

Cоотношение ходов (х₁/х₂)=1,49<2, следовательно, принимаем симметричную компоновку теплообменника,  т.е. m_т.с. будет равно m_с.о.

К установке принимаем теплообменник типа CВ76-30М.

Число каналов по воде системы отопления:

m_сo

W_опт. – оптимальная скорость воды в канале (принимаем W = 0,2 м/с).

Компоновка теплообменника симметричная, т.е. m_т.с.=m_с.о.. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу сетевой воды и воды системы отопления:

 

Фактические скорости сетевой воды и воды системы отопления:

Коэффициент теплоотдачи a₁ , Вт/м^{2 о}С от сетевой воды к стенке пластины:

a₁ = 1,16×А×(23000 + 283×- 0,63×()²) ×W_т.с.^0,73

А = 0,368

Коэффициент тепловосприятия a₂  , Вт/м^{2 о}С от стенки пластины к воде системы отопления:

a₂ = 1,16×А×(23000 + 283×- 0,63×()²) ×W_с.о.^0,73

Коэффициент теплопередачи:

 - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициенте теплопередачи из-за образования накипи (принимается равным 0,9).

Необходимая площадь нагрева:

Количество ходов в теплообменнике:

Действительная поверхность нагрева теплообменника:

 

Число пластин:

n = (F_д+2f_пл )/f_пл  

Потери давления DP, кПа в теплообменнике:

 - для воды системы отопления

 - для сетевой воды где j-коэффициент учитывающий образование накипи:

для сетевой воды - 1,  для воды системы отопления - 1,5

Б - коэффициент зависящий от типа пластин, равный 4,5.

Расчет пластинчатого теплообменника “Альфа  Лаваль” произведен