4. Термическое сопротивление изоляции Rиз, (м2к)/Вт, по формуле (8.4) для подающего иобратного трубопровода

5. Термическое сопротивление грунта Rгр, (м2к)/Вт,

(8.19)

где λ_гр – коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м·К), который меняется в зависимости от плотности и влагонасыщенности, (1,1…2,3) Вт/(м·К);

h – глубина заложения оси трассы от поверхности грунта, м, h = 1,1;

d_н – наружный диаметр трубопровода, м;

d_ср – средний диаметр трубопровода, м.

6. Условное термическое сопротивление, R_ус, (м²К)/Вт,

(8.20)

7. Коэффициент ₁для прямого трубопровода и₂для обратного трубопровода

(8.21)

(8.22)

где Т₁, Т₂– расчетные температуры теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе, °С;

t_о– расчетная температура грунта на глубине заложения труб, °С.

8. Суммарное сопротивление теплопередаче изолированного трубопровода ∑R₀, (м²К)/Вт:

• Для подающего трубопровода по формуле (8.18.А);

• Для обратного трубопровода по формуле (8.18.Б).

9. Суммарное сопротивление теплопередаче неизоли-рованного трубопровода ∑R₀, (м²К)/Вт:

• Для подающего трубопровода по формуле (8.19.А);

• Для обратного трубопровода по формуле (8.19.Б).

10. «удельные тепловые потери», то есть потери на 1 м длины трубопровода q, Вт/м:

• в изолированных воздуховодах (подающем и обратном)

; (8.23.а)

• в неизолированных воздуховодах (подающем и обратном)

; (8.23.б)

где τ₁ – расчетная температура теплоносителя, пункт 6.1.6.а.,

таблица 15, СН и Н 41-03-2003;

t_гр – температура грунта, С.

10. суммарные удельные тепловые потери ∑q_из, Вт/м:

• в изолированных трубопроводах по формуле (8.13.а);

• в неизолированных трубопроводах по формуле (8.13.б).

Норма суммарной плотности теплового потока для двухтрубных водяных сетей при подземной канальной прокладке и продолжительности работы в год таблицы 11, 12 СН и П 41-03-2003или по таблице 8.7, 8.8.

Суммарные удельные тепловые потери изолированных трубопроводов должны быть не больше нормированной удельной суммарной плотности теплового потока (8.14).

10. Падение температуры∆t,С, теплоносителя по длине трубопровода (изолированного и неизолированного) по формуле (8.15).

11. Эффективность изоляцииоценивается коэффициентом изоляции по формулам (8.16.а) и (8.16.б).

Коэффициент изоляции должен быть не менее 0,85.

10. Целесообразность применения данной изоляции оценивается критическим диаметром, который определяется по формуле (8.17), в которой должно быть меньше d_тр.

Таблица 8.7 – Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной бесканальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока. Вт/м
25	27	32	36
32	29	35	39
40	31	37	42
50	35	41	47
65	41	49	54
80	45	22	59
100	49	58	66
200	52	61	70
250	60	71	80

Окончание таблицы 8.7

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока. Вт/м
300	67	79	90
350	118	135	148
400	130	148	163
450	142	162	177
500	156	176	194
600	179	205	223
700	201	229	149
800	226	257	179
900	250	284	308
1000	275	312	338
1200	326	368	398
1400	376	425	461
Примечание - См. примечание к таблице 8.6

Таблица 8.8 – Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной бесканальной прокладке и продолжительности работы в год 5000 ч и менее

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающего/обратного), °С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	30	35	40
32	32	38	43
40	35	41	47
50	40	47	53
65	46	55	60
80	51	60	66
100	57	67	74
125	65	76	84
150	74	86	94
200	93	107	117
250	110	125	138
300	126	144	157
350	140	162	177
400		177	194
500	189	214	232
600	219	249	269
700	147	290	302
800	278	312	341

Окончание таблицы 8.8

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
	65/50	90/50		110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока. Вт/м
900	310		349		380
1000	341		391		414
1200	401		454		491
1400	467		523		567
Примечание - См. примечание к таблице 8.4

8.3 Тепловой расчет надземной теплосети

1. Исходные данные:

• трубопровод d_н× δ на расчетном участкеℓ_р, м;

• тепловая изоляция с теплопроводностью λ_из, Вт/(м К), таблица 3 [ГОСТ 23206-2003]или таблица 8.;

• предельная толщина слоя δ_из, мм, таблица приложения Б [СН и П 41-03-2003];

• _пс– покровный слой, мм,_пс= 1,5, с коэффициентом теплопроводности λ_п.слВт/(м К), λ_п.сл= 0,175;

• _п.из– пароизоляционный слой, мм,_п.из= мм (2 слоя) рубероида (ГОСТ 10923), марка РКП-350 с коэффициентом теплопроводности λ_п..из = 0,15 Вт/(м К.

общее сопротивление теплопередачи изолированного R₀, (м·К)/Вт:

• для подающего теплопровода

R₀₁ = R_из1+ R_п.из1 + R_п.сл.1 + R_н; (8.24.а)

• для обратного трубопровода

R₀₂ = R_из2+ R_п.из2 + R_п.сл.2 + R_н; (8.24.а)

где R_из1, R_из2 – термические сопротивления изоляции подающего и обратного трубопроводов, Вт/(м·К);

R_п.из1, R_п.из2 – термические сопротивления слоя пароизоляции, подающего и обратного трубопроводов, (м×К)/Вт;

R_п.сл.1, R_п.сл.2 – термические сопротивления покровного слоя изоляции, подающего и обратного трубопроводов, (м×К)/Вт;

R_н – сопротивление теплоотдачи покровного слоя изоляции окружающему воздуху, (м²×К)/Вт.

3. общее сопротивление теплопередачи неизолированного R₀, (м²·К)/Вт:

• для подающего теплопровода

R₀₁ = R_п.из.1 + R_н; (8.25.а)

• для обратного трубопровода

R₀₂ = R_п.из.2 + R_н. (8.25.б)

4. сопротивление теплоотдачи поверхности покровного слоя изоляции воздуху R_п.из, (м²×К)/Вт, для подающего и обратного трубопровода по формулам (8.6, 8,7 и 8.8).

5. термические сопротивления покровного слоя изоляции, подающего и обратного трубопроводов, R_н,(м²×К)/Вт, по формулам (8.4 и 8.5).

6. Термическое сопротивление слоя пароизоляции R_п.из, (м²×К)/Вт,для подающего и обратного трубопровода по формулам (8.4 или 8.5).

7. Термическое сопротивление изоляции R_из, (м²×К)/Вт, для подающего и обратного трубопровода по формулам (8.4 или 8.5).

8. «удельные тепловые потери», то есть потери на 1 м длины в изолированных и неизолированных воздуховодах трубопровода q, Вт/м,

• в изолированных воздуховодах (подающем и обратном)

; (8.26.а)

• в неизолированных воздуховодах (подающем и обратном)

; (8.26.б)

где τ₁ – расчетная температура теплоносителя, пункт 6.1.6.а.,

таблица 15, СН и Н 41-03-2003;

t_о – температура окружающей среды,С, за расчетную температуру в принимается средняя температура за отопительный сезон;

τ₁ – расчетная температура теплоносителя, τ₁ = 90 °С, пункт 6.1.6.а, таблица 15, [СН и Н 41-03-2003];

t_ок – температура окружающей среды,°С, за расчетную температуру принимается средняя за год температура воздуха или по формуле:

• изолированного трубопровода

; (8.27)

• неизолированного воздуховода

. (8.28)

9. суммарные удельные тепловые потери ∑q, Вт/м, изолированных и неизолированных трубопроводах по формулам (8.13).

Суммарные удельные тепловые потери изолированных трубопроводов должны быть не больше нормированной удельной суммарной плотности теплового потока (50).

9. Падение температуры ∆t, °С, теплоносителя по длине изолированного и неизолированного трубопровода определяется по формулам (8.15).

10. Эффективность изоляции оценивается коэффициентом изоляции η_из по формулам (8,16).

11. Целесообразность применения данной изоляции оценивается по формуле (8.17).

Таблица 8.9 – Нормы плотности теплового потока оборудования и трубопроводов с положительными температурами при расположении на открытом воздухе и числе часов работы более 5000

Условный проход трубопровода, мм	Температура теплоносителя, °С
	20	50	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600
	Плотность теплового потока, Вт/м
15	4	9	17	25	35	45	56	68	81	94	109	124	140
20	4	10	19	28	39	50	62	75	89	103	119	135	152
25	5	11	20	31	42	54	67	81	95	111	128	145	163
40	5	12	23	35	47	60	75	90	106	123	142	161	181
50	6	14	26	38	51	66	81	98	115	133	153	173	195
65	7	16	29	43	58	74	90	108	127	147	169	191	214
80	8	17	31	46	62	78	96	115	135	156	179	202	226
100	9	19	34	50	67	85	104	124	146	168	192	217	243
125	10	21	38	55	74	93	114	136	159	183	208	235	263
150	11	23	42	61	80	101	132	156	182	209	238	267	298
200	14	28	50	72	95	119	154	182	212	242	274	308	343
250	16	33	57	82	107	133	173	204	236	270	305	342	380
300	18	39	67	95	124	153	191	224	259	296	333	373	414
350	22	45	77	108	140	173	208	244	281	320	361	403	446
400	25	49	84	117	152	187	223	262	301	343	385	430	476
450	27	54	91	127	163	200	239	280	322	365	410	457	505
500	30	58	98	136	175	215	256	299	343	389	436	486	537
600	34	67	112	154	197	241	286	333	382	432	484	537	593
700	38	75	124	170	217	264	313	364	416	470	526	583	642
800	43	83	137	188	238	290	343	397	453	511	571	633	696
900	47	91	150	205	259	315	372	430	490	552	616	681	749
1000	52	100	163	222	281	340	400	463	527	592	660	729	801
1400	70	133	215	291	364	439	514	591	670	750	833	916	1098
Более 1400 и плоские поверхности	Плотность теплового потока, Вт/м^2
	15	27	41	54	66	77	89	100	110	134	153	174	192
Примечание - Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.

Таблица 8.10 — Нормы плотности теплового потока оборудования и трубопроводов с положительными температурами при расположении на открытом воздухе и числе часов работы 5000 и менее

Условный проход трубопровода, мм	Температура теплоносителя, °С
	20	50	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600
	Плотность теплового потока, Вт/м
15	4	10	18	28	38	49	61	74	87	102	117	133	150
20	5	11	21	31	42	54	67	81	96	112	128	146	164
25	5	12	23	34	46	59	73	88	104	120	138	157	176
40	6	14	26	39	52	67	82	99	116	135	154	174	196
50	7	16	29	43	57	73	90	107	126	146	167	189	212
65	8	18	33	48	65	82	100	120	141	162	185	209	234
80	9	20	36	52	69	88	107	128	150	172	197	222	248
100	10	22	39	57	76	96	116	139	162	187	212	239	267
125	12	25	44	63	84	113	137	162	189	216	245	276	307
150	13	27	48	70	92	123	149	176	205	235	266	298	332
200	16	34	59	83	109	146	176	207	240	274	310	347	385
250	19	39	67	95	124	166	199	234	270	307	346	387	429
300	22	44	76	106	138	184	220	253	297	338	380	424	469
350	27	54	92	128	164	202	241	282	324	368	413	460	508
400	30	60	100	139	178	219	260	304	349	395	443	493	544
450	33	65	109	150	192	235	280	326	373	422	473	526	580
500	36	71	118	162	207	253	300	349	399	451	505	561	618
600	42	82	135	185	235	285	338	391	447	504	563	624	686
800	53	102	166	226	286	346	407	470	535	602	670	740	812
900	59	112	183	248	312	377	443	511	581	652	725	800	877
700	47	91	150	204	259	314	371	429	489	551	614	679	746
1000	64	123	199	269	339	408	479	552	626	702	780	860	941
1400	87	165	264	355	444	532	621	712	804	898	995	1092	1193
Более 1400 и плоские поверхности	Плотность теплового потока, Вт/м^2
	19	35	54	70	85	99	112	125	141	158	174	191	205
Примечание— Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.

Таблица 8.11 – Нормы плотности теплового потока для оборудования и трубопроводов с отрицательными температурами при расположении на открытом воздухе

Условный проход трубопровода, мм	Температура теплоносителя, °С
	0	минус 10	минус 20	минус 40	минус 60	минус 80	минус 100	минус 120	минус 140	минус 160	минус 180
	Плотность теплового потока, Bт/м
20	3	3	4	6	7	9	10	12	14	16	17
25	3	4	5	6	8	9	11	12	15	17	18
40	4	5	5	7	9	10	12	13	16	18	19
50	5	5	6	8	10	11	13	14	16	19	20
65	6	6	7	9	11	13	14	16	18	20	21
80	6	6	8	10	12	14	15	17	19	21	22
100	7	7	9	11	13	15	17	18	20	22	23
125	8	8	9	12	14	16	18	20	21	24	25
150	8	9	10	13	15	17	19	21	23	26	27
200	10	10	12	16	18	20	23	25	27	29	31
250	11	12	14	18	20	23	26	27	31	33	35
300	12	13	16	20	22	25	28	30	34	36	38
350	14	15	18	22	24	27	30	33	36	38	41
400	16	16	20	23	26	29	32	34	38	40	43
450	17	18	21	26	28	31	34	37	39	42	45
500	19	21	23	27	30	33	36	38	41	44	46
Более 500 и плоские поверхности	Плотность теплового потока, Вт/м^2
	11	12	12	13	13	14	15	15	16	17	17
Примечание — Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.

9 защита трубопроводов от коррозии [3, 13]

9.1 Защита от внутренней коррозии[3, п.п. 13.1…13.3]

1. При выборе способа защиты стальных труб тепловых сетей от внутренней коррозии и схем подготовки подпиточной воды следует учитывать следующие основные параметры сетевой воды:

• жесткость воды;

• водородный показатель рН;

• содержание в воде кислорода и свободной угольной кислоты;

• содержание сульфатов и хлоридов;

• содержание в воде органических примесей (окисляемость воды).

Защиту труб от внутренней коррозии следует выполнять путем:

• повышения рН в пределах рекомендаций ПТЭ;

• уменьшения содержания кислорода в сетевой воде;

• покрытия внутренней поверхности стальных труб антикоррозионными составами или применения коррозионно-стойких сталей;

• применения безреагентного электрохимического способа обработки воды;

• применения водоподготовки и деаэрации подпиточной воды;

• применения ингибиторов коррозии.

Для контроля за внутренней коррозией на подающих и обратных трубопроводах водяных тепловых сетей на выводах с источника теплоты и в наиболее характерных местах следует предусматривать установку индикаторов коррозии.

9.2 Защита от наружной коррозии[3, п.п. 13.4…13.12]

1. При проектировании должны предусматриваться конструктивные решения, предотвращающие наружную коррозию труб тепловой сети, с учетом требований РД 153-34.0-20.518.

2. Для конструкций теплопроводов в пенополиуретановой теплоизоляции с герметичной наружной оболочкой нанесение антикоррозионного покрытия на стальные трубы не требуется, но обязательно устройство системы оперативного дистанционного контроля, сигнализирующей о проникновении влаги в теплоизоляционный слой.

Независимо от способов прокладки при применении труб из ВЧШГ, конструкций теплопроводов в пенополимерминеральной теплоизоляции защита от наружной коррозии металла труб не требуется.

Для конструкций теплопроводов с другими теплоизоляционными материалами независимо от способов прокладки должны применяться антикоррозионные покрытия, наносимые непосредственно на наружную поверхность стальной трубы.

3. Неизолированные в заводских условиях концы трубных секций, отводов, тройников и других металлоконструкций должны покрываться антикоррозионным слоем.

4. При бесканальной прокладке в условиях высокой коррозионной активности грунтов, в поле блуждающих токов при положительной и знакопеременной разности потенциалов между трубопроводами и землей должна предусматриваться дополнительная защита металлических трубопроводов тепловых сетей, кроме конструкций с герметичным защитным покрытием.

5. В качестве дополнительной защиты стальных трубопроводов тепловых сетей от коррозии блуждающими токами при подземной прокладке (в непроходных каналах или бесканальной) следует предусматривать мероприятия:

• удаление трассы тепловых сетей от рельсовых путей электрифицированного транспорта и уменьшение числа пересечений с ним;

• увеличение переходного сопротивления строительных конструкций тепловых сетей путем применения электроизолирующих неподвижных и подвижных опор труб;

• увеличение продольной электропроводности трубопроводов путем установки электроперемычек на сальниковых компенсаторах и на фланцевой арматуре;

• уравнивание потенциалов между параллельными трубопроводами путем установки поперечных токопроводящих перемычек между смежными трубопроводами при применении электрохимической защиты;

• установку электроизолирующих фланцев на трубопроводах на вводе тепловой сети (или в ближайшей камере) к объектам, которые могут являться источниками блуждающих токов (трамвайное депо, тяговые подстанции, ремонтные базы и т.п.);

• электрохимическую защиту трубопроводов.

6. Поперечные токопроводящие перемычки следует предусматривать в камерах с ответвлениями труб и на транзитных участках тепловых сетей.

7. Токопроводящие перемычки на сальниковых компенсаторах должны выполняться из многожильного медного провода, кабеля, стального троса, в остальных случаях допускается применение прутковой или полосовой стали.

Сечение перемычек надлежит определять расчетом и принимать не менее 50 мм² по меди. Длину перемычек следует определять с учетом максимального теплового удлинения трубопровода. Стальные перемычки должны иметь защитное покрытие от коррозии.

6. Контрольно-измерительные пункты (КИП) для измерения потенциалов трубопроводов с поверхности земли следует устанавливать с интервалом не более 200 м:

• в камерах или местах установки неподвижных опор труб вне камер;

• в местах установки электроизолирующих фланцев;

• в местах пересечения тепловых сетей с рельсовыми путями электрифицированного транспорта; при пересечении более двух путей КИП устанавливаются по обе стороны пересечения с устройством при необходимости специальных камер;

• в местах пересечения или при параллельной прокладке со стальными инженерными сетями и сооружениями;

• в местах сближения трассы тепловых сетей с пунктами присоединения отсасывающих кабелей к рельсам электрифицированных дорог.

6. При подземной прокладке теплопроводов для проведения инженерной диагностики коррозионного состояния стальных труб неразрушающими методами следует предусматривать устройство мест доступа к трубам в камерах тепловых сетей.

   10. выбор способа присоединения здания к тепловым сетям

10.1 Схема ИТП и расчет оборудования

10.1.1 классификация тепловых нагрузок. Назначение ИТП

Индивидуальным тепловым пунктом (ИТП) закачиваются тепловые сети централизованного теплоснабжения (ЦТ) и начинаются местные системы теплопотребления.

Все многообразие теплопотребления в ИТП сводится к удовлетворению основных нагрузок:

1. сезонных нагрузок: отопления, вентиляции и кондиционирования воздух, непосредственно связанных с климатическими условиями;

2. круглогодичных нагрузок: горячего водоснабжения, почти независящего от климатических условий и технологических нагрузок слабо зависящих от климатических условий.

Соотношение этих нагрузок зависит от назначения объекта теплоснабжения:

1. основные нагрузки для жилых зданий: отопление, ГВС – в холодный период года и ГВС – в теплый период года;

2. основные нагрузки для общественных зданий и: отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, технологические нагрузки и ГВС – в холодный период года; технологические нагрузки, ГВС и кондиционирование воздуха – в теплый период года;

3. основные нагрузки для промышленных, транспортных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных предприятий: отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, технологические нагрузки и ГВС – в холодный период года, технологические нагрузки; ГВС и кондиционирование воздуха – в теплый период года.

в ИТП размещается оборудование, арматура, приборы контроля, управления и автоматизации, с помощью которых осуществляются все или часть следующих функций:

1. преобразование параметров теплоносителя;

2. контроль параметров теплоносителя;

3. регулирование и распределение теплоносителя по системах теплового потребления;

4. отключение систем потребления;

5. защита систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;

6. заполнение и подпитка систем теплопотребления;

7. учет тепловых потоков, расхода теплоносителя;

8. водоподготовка систем ГВС.

Для выбранного потребителя приводится принципиальная схема индивидуального теплового пункта с указанием основного оборудования, арматуры.

10.1.2 Обоснование схемы присоединения к тепловым сетям

систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

при зависимой схеме присоединения теплоноситель тепловых сетей используется непосредственно в системе отопления.

при независимой схеме присоединения применяется теплообменник, разделяющий теплоносители систем отопления и тепловых сетей.

зависимые системы отопления зданий следует присоединять к тепловым сетям:

1. непосредственно при совпадении гидравлического и температурного режимов тепловой сети и местной системы;

2. через элеватор при необходимости снижения температуры воды в системе отопления и располагаемом напоре перед элеватором, достаточном для его работы;

3. через смесительные насосы при необходимости снижения температуры воды в системе отопления и располагаемом напоре, недостаточном для работы элеватора, а также при осуществлении автоматического регулирования системы [5, п. 3.4].

Расчет и выбор элеватора

1. коэффициент смешения элеватора

(10.1)

где τ₁ – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети, C;

G_см – расход смешанной воды, т/ч, циркулирующей в системе отопления;

G_пр – приведенный расход воды, т/ч.

2. расход смешанной воды, т/ч

(10.2)

где Q_о – расход теплоты в системе отопления, кВт;

с – теплоемкость воды, 4,19 кДж/(кгК);

t₁, τ₂ – температура воды, соответственно после элеватора, (95 °С) и в обратном трубопроводе тепловой сети (70 °С).

3. Приведенный расход воды G_пр, т/ч

(10.3)

где ∆р_сист – гидравлическое сопротивление местной системы отопления, Па (м вод. ст).

4. диаметр горловины d_г, см

(10.4)

4. диаметр сопла d_с, мм

(10.5)

4. требуемое располагаемое давление перед элеватором, м вод. ст.

(10.6)

где G_тс – расход воды, т/ч, поступающей из системы теплоснабжения.

По d_г и d_с подбирается номер элеватора [19, лист VI.5, рисунок 1].

1 – присоединительный трубопровод из системы теплоснабжения;

2 – сопло; 3 – камера смешения; 4– горловина; 5 – диффузор элеватора;

6 – конфузор; 7 – подающий трубопровод в систему отопления;

8 – обратный трубопровод системы отопления

Рисунок 10.1 – Схема водоструйного элеватора

Расчет и выбор смесительных насосов

смесительные насосы для систем отопления устанавливаются [5, п. 3.7]:

2. на перемычке между подающим и обратным трубопроводами:

• при располагаемом напоре перед узлом смешения, достаточном для преодоления гидравлического сопротивления системы отопления и тепловых сетей после ТП;

• при давлении в обратном трубопроводе тепловой сети после теплового пункта не менее чем на 0,05 МПа выше статического давления в системе отопления, рисунок 10.2:

  • напор – на 2…3 м больше потерь давления в системе отопления;

  • подача насоса G, кг/ч.,

(10,7)

(10.8)

(10.9)

где – расчетный максимальный расход воды на отопление из тепловой сети кг/ч;

–максимальный тепловой поток на отопление, Вт;

с – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·°С);

u – коэффициент смешения, определяемый по формуле

t₁ – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t_о, °С;

t_o1 – то же, в подающем трубопроводе системы отопления, °С.

1 – подающий трубопровод из тепловых сетей; 2 – регулятор температуры;

3 – перемычка; 4 – регулятор перепада давления в системе отопления;

5 – обратный клапан; 6 – смесительный насос; 7 – подающий трубопровод

в систему отопления; 8 – обратный трубопровод в систему отопления

рисунок 10.2 – схема со смесительным насосом на перемычке

2. на обратном трубопроводе перед узлом смешения или на подающем трубопроводе после узла смешения при располагаемом напоре перед узлом смешения, недостаточном для преодоления гидравлического сопротивления, системы отопления и тепловых сетей после ТП, при этом в качестве смесительных насосов могут быть использованы подкачивающие насосы, предусматриваемые в соответствии.

t₂ – то же, в обратном трубопроводе от системы отопления, °С;

2. при установке насоса на подающем или обратном трубопроводе системы отопления:

• напор – в зависимости от давления в тепловой сети и требующегося давления в системе отопления с запасом в 2…3 м;

• подача насоса G, кг/ч,

(10.10)

системы вентиляции и кондиционирования воздуха зданий присоединяются к тепловым сетям [5, п. 3.8]:

1. непосредственно – когда не требуется изменения расчетных параметров теплоносителя;

2. через смесительные насосы:

• при необходимости снижения температуры воды в системах вентиляции и кондиционирования воздуха;

• для поддержания постоянной температуры воды, поступающей в калориферы второго подогрева систем кондиционирования воздуха;

• для обеспечения невскипания воды в верхних точках трубопроводов и калориферов систем вентиляции и кондиционирования воздуха, если не установлены подкачивающие насосы для других систем.

Места установки смесительных насосов для систем вентиляции выбираются аналогично смесительным насосам для систем отопления:

1. в тепловых пунктах потребителей теплоты с зависимым присоединением систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в которых режим теплопотребления не обеспечивается принятым на источнике теплоты центральным качественным регулированием отпуска теплоты. в этом случае следует предусматривать корректирующие насосы или регулируемые элеваторы, осуществляющие снижение температуры воды после ИТП в соответствии с графиками температур теплоносителя в этих системах. При этом изменение температуры воды производится автоматически регулятором подачи теплоты [5, п. 3.9].

Корректирующие насосы устанавливаются после отбора воды из подающего трубопровода и до отбора воды из обратного трубопровода на водоподогреватели или смесительные устройства горячего водоснабжения, как правило, на перемычке между подающим и обратным трубопроводами. Периоды работы этих насосов определяются в зависимости:

• от принятого на источнике графика регулирования отпуска теплоты;

• схемы присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения;

• расчетного графика температур воды в сетях;

• расчетных температур воздуха в помещениях.

Они могут быть также совмещены с подкачивающими насосами.

2. в тепловых пунктах потребителей теплоты с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для регулирования в соответствии с расчетным графиком температуры воды после водоподогревателей следует предусматривать регулятор подачи теплоты на отопление [5, п. 3.10].

Циркуляционные насосы при независимой системе теплоснабжения устанавливаются на обратном трубопроводе от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха перед водоподогревателем.

10.2 Регулирование на тепловых пунктах

1. поддержание постоянства расхода сетевой воды через местную систему.

Для этого устанавливается регулятор расхода прямого действия РР на подающем трубопроводе ИТП, который устанавливается перед элеватором. Импульсная трубка регулятора РР подключается:

• к обратному трубопроводу, если располагаемый напор на вводе в здание не превышает 20 м;

• к подающему трубопроводу, если располагаемый напор на вводе в здание превышает 20 м.

2. защита местной системы отопления от опорожнения при динамическом состоянии – поддержание минимума давления в обратной трубе ввода, которое определяется статическим давлением местной системы, то есть линия напора обратной магистрали должна проходить выше верха здания.

Эта задача решается установкой регулятора давления (подпора) РД «до себя» на обратном трубопроводе абонентского ввода, который автоматически создает подпор, исключающий опорожнение системы.

3. защита местной системы отопления от опорожнения при статическом состоянии. Эта задача решается установкой регулятора давления (подпора) РД «до себя» на обратном трубопроводе абонентского ввода и обратного клапана на подающем трубопроводе.

4. защита местной системы от повышенного статического давления.

Эта задача решается установкой:

• регулятора давления РД «после себя» на обратном трубопроводе ИТП, работающего совместно с реле давления; обратного клапана на подающем трубопроводе;

• регулятора расхода РР на подающем трубопроводе абонентского ввода, работающего совместно с реле давления и обратного клапана на обратном трубопроводе.

Влияние переменного расхода неавтоматизированных тепловых пунктов может быть ослаблено при повышении гидравлической устойчивости местных систем. Гидравлическая устойчивость – способность систем поддерживать заданный гидравлический режим, которая оценивается коэффициентом гидравлической устойчивости.

10.3обоснование схемы присоединения водоподогревателей ГВС [5]

Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение и максимального потока теплоты на отопление [5, пункт 3.14]:

• если ≥≥ 1, одноступенчатая схема [5, рисунки 1, 7];

• если << 1, двухступенчатая схема [5, рисунки 2…6, 8].

При этом для схем, указанных на рисунках 1…6 [5], предусматривается автоматическое ограничение максимального расхода воды из тепловой сети на ввод и регулирование расхода теплоты на отопление.

Схемы, указанные на рисунках 7, 8 [5], применяются при отсутствии регуляторов расхода теплоты на отопление. Для этих схем применяется стабилизация расхода воды на отопление, осуществляемая регулятором перепададавления.

При применении одноступенчатой схемы по рисунку 7 перемычка с задвижкой А открыта в отопительный период при соотношении < 0,2 (водоподогреватель работает по предвключенной схеме), а перемычка с задвижкой Б предусматривается для работы в летний период по параллельной схеме включения в тепловую сеть.

при соотношении > 1 перемычка с задвижкой А не требуется, и водоподогреватель работает в течение всего года по параллельной схеме

включения в тепловую сеть.

При применении двухступенчатой схемы по рисунку 10.4 для жилых и общественных зданий с максимальным тепловым потоком на вентиляцию менее 15 % максимального теплового потока на отопление водоподогреватель 2-й ступени в отопительный период работает по перемычке с задвижкой А (по предвключенной схеме), а перемычка с задвижкой Б предусматривается для работы в летний период. При применении этой схемы в производственных зданиях или на группу общественных зданий с тепловым потоком на вентиляцию более 15 % теплового потока на отопление перемычка с задвижкой А в схеме на рисунке 10.4 не предусматривается, водоподогреватель работает в наличии всего года по перемычке с задвижкой Б посмешанной схеме.

В закрытых системах теплоснабжения при присоединении к тепловым сетям систем горячего водоснабжения с циркуляционным трубопроводом [5, рисунки 13…20] должны предусматриваться циркуляционные или повысительно-циркуляционные насосы в соответствии с требованиями СНиП 41-02-2003.

Если общая нагрузка данной магистрали тепловой сети меньше, чем 35 МВт, допускается присоединение к тепловым сетям водоподогревателей систем горячего водоснабжения по одноступенчатой схеме независимо от соотношения тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения и отопления (СП 41-101-95, рисунки 1 и 7 ).

Горячее водоснабжение для технологических нужд допускается предусматривать из системы горячего водоснабжения для хозяйственно-бытовых нужд, если параметры воды в системе хозяйственно-питьевого водопровода удовлетворяют требованиям технологического потребителя, при условии: наличия горячей воды питьевого качества для технологических процессов; отсутствия производственного водопровода с качеством воды, пригодным для данного технологического процесса.

10.4 Принципиальные схемы индивидуальных тепловых пунктов (ИТП)

Число возможных сочетаний схем ИТП достигает множество вариантов.

На рисунках 10.3 и 10.4 показаны возможные схемы ИТП

1 – манометр; 2 – задвижка; 3 – грязевик; 4 –термометр; 5 – регулятор подачи теплоты на горячее водоснабжение (прямого действия);

6 – регулятор расхода; 7 –циркуляционный насос горячего водоснабжения; 8 – водомер для холодной воды; 9 – водомер горячей воды; 10 – обратный клапан; 11 – водоподогреватель ГВС; 12 – регулятор расхода на отопление;

13 – водомер горячей водный

Рисунок 10.3 – Одноступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения с зависимым присоединением систем отопления

с регулятором расхода теплоты на отопление в ИТП

1 – манометр; 2 – задвижка (вентиль, шаровой кран); 3 – грязевик;

4 – термометр; 5 – регулятор подачи теплоты на горячее водоснабжение (прямого действия); 6 – регулятор температуры; 7 – циркуляционный насос горячего водоснабжения; 8 – водомер для холодной воды; 9 – обратный клапан; 10 – водоподогреватель горячего водоснабжения; 11 – регулятор расхода на отопление; 12 – задвижка, нормально закрытая; 13 – водомер горячей водный

Рисунок 10.4 – Двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения с зависимым присоединением систем отопления

10.5 Расчет водонагревателей на ГВС [5, 16]

Расчет произвести для индивидуального теплового пункта выбранного здания.

Расчет ведется в зависимости от конструкции водоподогревателя.

В ИТП водяных систем ЦТ применяются водоподогреватели:

1. кожухотрубные секционные водоподогреватели по ГОСТ 27590;

2. пластинчатые водоподогреватели по ГОСТ 15518, фирм Альфа-Лаваль, СВЕП, АРV, Цететерм и др.;

3. малогабаритные разборные кожухотрубные водоподогреватели типа ПВМР [9, рисунок 6.41].

пластинчатые водоподогреватели (ГОСТ 15518)

В соответствии с каталогом ЦИНТИхимнефтемаш (М., 1990) выпускаются теплообменники пластинчатые для теплоснабжения следующих типов: полуразборные (РС) с пластинами типа 0,5Пр и разборные (Р) с пластинами типа 0,3р и 0,6р.

1, 2– отверстия для входа теплоносителей Рисунок 10.5 – пластина пластинчатого теплообменника

Допускаемые температуры теплоносителей определяются термостойкостью резиновых прокладок. Для теплообменников, используемых в системах теплоснабжения, обязательным является применение прокладок из термостойкой резины.

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата первые буквы обозначают тип аппарата – теплообменник Р (РС) разборный (полусварной), следующее обозначение — тип пластины, цифры после тире — толщина пластины, далее – площадь поверхности теплообмена аппарата (м²), затем – конструктивное исполнение,марка материала пластины и марка материала прокладки.

Пример условного обозначения пластинчатого разборного теплообменного аппарата: теплообменник Р 0,6р-0,8-16-1К-01 – теплообменник разборный (Р) с пластинками типа 0,6р, толщиной 0,8 мм, площадью поверхности теплообмена 16 м², на консольной раме, в коррозионно-стойком исполнении, материал пластин и патрубков – сталь 12Х18Н10Т; материал прокладки – теплостойкая резина 359; схема компоновки: , что означает: над чертой – число каналов в каждом ходе для греющей воды, под чертой – то же, для нагреваемой воды.

Дополнительный канал со стороны хода нагреваемой воды предназначен для охлаждения плиты и уменьшения теплопотерь.

Из рассматриваемых трех теплообменников наиболее целесообразно применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа (16 кгс/см²).

Пластины попарно сварены по контуру образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной греющей воды. Разборные каналы допускают давление в них до 1 МПа (10 кгс/см²).

Теплообменники типа Р 0,3р могут применяться в системах теплоснабжения при отсутствии теплообменников типа РС 0,5Пр и параметрах теплоносителей до 1,0 МПа (до 10 кгс/см²), до 150 °С и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 МПа (5 кгс/см²).

Применение теплообменников типа Р 0,6р (титан) в системах теплоснабжения ограничено и допустимо только при отсутствии теплообменников РС 0,5Пр и Р 0,3р при параметрах теплоносителей не более 0,6 МПа (6 кгс/см²), до 150 °С и перепаде давлений теплоносителей не более 0,3 МПа (3 кгс/см²).

Таблица10.1 –Технические характеристики теплообменников фирмы «Альфа-Лаваль Россия»

Показатель, ед. изм.	Неразборные паянные			Разборные с резиновыми прокладками
	CB-51	CB-76	CB-300	М3-XF6	М6-MF6	М10-BF6	М15-BFG8
Поверхность нагрева одной пластины, м^2	0,05	0,1	0,3	0,032	0,14	0,24	0,62
Габариты пластин, мм	50×520	92×62	365×990	140×400	247×747	400×98	600×880
Объем воды в канале, л	0,047	0,125	0,65	0,09	0,43	1,0	1,55
Максимальное число пластин в теплообменнике, шт.	60	150	200	95	250	275	700
Рабочее давление, МПа	3,0	3,0	2,5	1,6	1,61,6	1,6	1,6
Максимальный расход жидкости, м^3/ч	8,1	39	60/140	10	54	180	288
Коэффициент теплопередачи Вт/(м^2·С)	7770	7890	7545	6615	5950	5935	6810
Габариты теплообменника, мм: ширина высота длина, не более длина, не менее	103 520 286 58	192 617 497 120	466 1263 739 –	180 480 500 240	320 920 1430 580	470 981 2310 710	650 1885 3270 1170

горизонтальные секционные кожухотрубные водоводяные подогреватели [ГОСТ 27590]

Водоподогреватели состоят из секций, которые соединяются между собой калачами по трубному пространству и патрубками – по межтрубному (рисунок 10.7). Патрубки могут быть разъемными на фланцах или неразъемными сварными. В зависимости от конструкции водоподогреватели для систем горячего водоснабжения имеют следующие условные обозначения:

• для разъемной конструкции с гладкими трубками – РГ;

• с профилированными – РП;

• для сварной конструкции – соответственно СГ, СП.

Направление потоков теплообменивающихся сред – противоточное.

греющая вода из тепловой сети для водоподогревателей систем горячего водоснабжения поступает в межтрубное пространство [5, п. 4.3].

Пример условного обозначения водоподогревателя разъемного типа с наружным диаметром корпуса секции 219 мм, длиной секции 4 м, без компенсатора теплового расширения, на условное давление 1,0 МПа, с трубной системой из гладких трубок из пяти секций, климатического исполнения УЗ: ПВ 219 х 4-1, О-РГ-5-УЗ ГОСТ 27590.

Технические характеристики водоподогревателей приведены в таблице 10.2, а номинальные габариты и присоединительные размеры – в таблице 10.3.

Для систем горячего водоснабжения горизонтальные секционные кожухотрубные водоподогреватели должны применяться с латунными трубками, а емкостные – с латунными или со стальными змеевиками [5, п. 4.4]

Расчет поверхности нагрева водоводяных подогревателей проводится для систем горячего водоснабжения – при температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети, соответствующей точке излома графика температуры воды или минимальной температуре воды, если отсутствует излом графика температур [5, п. 4.5].

Таблица 10.2 – Технические характеристики водоподогреветелей по ГОСТ 27590

Наруж-ный диаметр корпуса секции Dн, мм	Число трубок в секции n, шт.	Площадь сечений межтруб-ного простран-ства fмтр, м^2	Пло-щадь сечения трубок fтр, м^2	Эквива-лент- ный диаметр межтруб-ного простран-ства dэкв, м	Поверхность нагрева одной секции fсек, м^2, при длине, м		Тепловая производительность , кВт, секции длиной, м				Масса, кг
							Система из труб				секции длиной, м		калача, исполнение		перехода
							гладких (исполнение 1)		профилирован-ных (исполнение 2)
					2	4	2	4	2	4	2	4	1	3	1	2
57	4	0,00116	0,00062	0,0129	0,37	0,75	8	18	10	23	23,5	37,0	8,6	7,9	5,5	3,8
76	7	0,00233	0,00108	0,0164	0,65	1,32	12	25	15	35	32,5	52,4	10,9	10,4	6,8	4,7
89	10	0,00327	0,00154	0,0172	0,93	1,88	18	40	20	50	40,0	64,2	13,2	12,0	8,2	5,4
114	19	0,005	0,00293	0,0155	1,79	3,58	40	85	50	110	58,0	97,1	17,7	17,2	10,5	7,3
168	37	0,0122	0,00570	0,019	3,49	6,98	70	145	90	195	113,0	193,8	32,8	32,8	17,4	13,4
219	61	0,02139	0,00939	0,0224	5,75	11,51	114	235	150	315	173,0	301,3	54,3	52,7	26,0	19,3
273	109	0,03077	0,01679	0,0191	10,28	20,56	235	475	315	635	262,0	461,7	81,4	90,4	35,0	26,6
325	151	0,04464	0,02325	0,0208	14,24	28,49	300	630	400	840	338,0	594,4	97,3	113,0	43,0	34,5
Примечания Наружный диаметр трубок 16 мм, внутренний – 14 мм. Тепловая производительность определена при скорости воды внутри трубок 1 м/с, равенстве расходов теплообменивающихся сред и температурном напоре 10 °С (температурный перепад по греющей воде 70—15 °С, нагреваемой — 5—60 С). Гидравлическое сопротивление в трубках не более 0,004 МПа для гладкой трубки и 0,008 МПа — для профилированной при длине секции 2 м и соответственно не более 0,006 МПа и 0,014 МПа при длине секции 4 м; в межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление равно 0,007 МПа при длине секции 2 м и 0,009 МПа при длине секции 4 м. Масса определена при рабочем давлении 1 МПа. Тепловая производительность дана для сравнения с подогревателями других типоразмеров или типов.

Таблица 10.3 – Номинальные габариты и присоединительные размеры водоподогревателей, мм

Наружный диаметр корпуса секции Dн, мм	D	D1	D2	d	Dн	H	h	L	L1	L2		L3 по рис. 4
										исполнение по рис. 3
										1	3
57	160	45	145	145	45	200	100	2225;4225		133	146	70
76	180	57	160	160	57	200	100	2265;4265		143	178	80
89	195	76	180	180	76	240	120	2320;4320		170	217	85
114	215	89	195	195	89	300	150	2350;4350	2000;	210	250	90
168	280	114	215	245	133	400	200	2490;4490	4000	310	340	140
219	325	168	280	280	168	500	250	2610;4610		415	450	150
273	390	219	335	335	219	600	300	2800;4800		512	600	190
325	440	219	335	390	273	600	300	2800;4800		600	600	190

Рисунок 2 – Конструктивные размеры водоподогревателя

1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок; 5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток;

Рисунок 10.7 – Конструктивные размеры водоподогревателя

расчет водоподогревателей горячего водоснабжения, присоединенные по одноступенчатой схеме

Алгоритм расчета пластинчатых подогревателей фирмы «Альфа-Лаваль Россия»[9]

1. расход теплоносителя для нагрева холодной воды G_гр, кг/с (м³/с),

(10.11)

где – температура теплоносителя соответственно в подающем и обратном трубопроводе на срезке температурного графика.

2. расход нагреваемой холодной (водопроводной) воды G_нагр, кг/с (м³/с),

(10.12)

где t_с, t_гвс – температура входящей и выходящей водопроводной воды, °С.

3. требуемая теплотехническая эффективность :

. (10.13)

4. отношение теплоемкостей потоков воды (греющей и нагреваемой)

. (10.14)

5. показатель числа единиц переноса теплоты N_t (по и), по рисунку 10.6 [7, график 3.7].

6. требуемая удельная тепловая нагрузка на теплообменник kF, Вт/град,

, (10.15)

где G_гр – расход греющего теплоносителя, кг/с.

с – удельная массовая теплоемкость воды, Дж/(кг·град), с = 4190

по находят по таблице 10.1 [7] наиболее близко подходящий теплообменник с его техническими данными:

f_пл – поверхность нагрева одной пластины, м²;

G_max – максимальный расход жидкости, м³/ч;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(кг·град);

m_max – максимальное число пластин в теплообменнике, шт.

7. фактическая удельная тепловая нагрузка на теплообменник kF_ф, Вт/град,

. (10.16)

8. коэффициент теплопередачи k_тр, Вт/(кг·K), по kF_тр,

k_тр = (10.17)

8. требуемая поверхность нагрева F_тр, м²:

, (10,18)

8. требуемое число пластин m_тр, шт,

. (10.19)

< m_max.

пример 10.1. расчет и выбор пластинчатого подогревателя

(таблица 10.1)

Исходные данные

Здание – гараж.

Тепловая нагрузка:

• на отопление – 129,6 кВт;

• на вентиляцию – 125,6 кВт;

• на технологические нужды – 46, 38 кВт.

Параметры теплоносителя тепловой сети на срезе графика: 70/50 С.

Параметры нагреваемой воды: 5/65 С.

Движение теплоносителей противоточное.

Общая нагрузка данной магистрали тепловой сети – 2,231 МВт, это меньше, чем 35 МВт, поэтому допускается присоединение к тепловым сетям водоподогревателей систем горячего водоснабжения по одноступенчатой схеме независимо от соотношения тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения и отопления [5, рисунки 1 и 7 ].

За основу примем схему присоединения [5, рисунок 1], рисунок 10.4.

С другой стороны, соотношение нагрузок > 0,2 но менее 1, следовательно, можно присоединять водоподогреватель ГВС и по 2-х ступенчатой схеме.

Примем пластинчатый теплообменник фирмы «Альфа-Лаваль Россия» по одноступенчатой схеме.

Пример 10.1[9]

1. Расход теплоносителя для нагрева холодной воды G₁, кг/с (м³/ч), по формуле (10.11):

кг/с = 1,99 м³/ч.

2. Расход нагреваемой холодной воды G₂, кг/с (кг/ч), по формуле (10.12):

кг/с = 0,664 м³/ч.

3. требуемая теплотехническая эффективность , по формуле (10.13):

.

4. отношение теплоемкостей потоков воды (греющей и нагреваемой), по формуле (10.14)

5. показатель числа единиц переноса теплоты N_t по графику [9, рисунок 3,7], рисунок 10.6.

N_t =1,00 (при = 0,333 и= 3).

6. требуемая удельная тепловая нагрузка на теплообменник kF, Вт/град, по формуле (10.15),

где G_гр – расход греющего теплоносителя, кг/с, G_гр = 0,553;

с – удельная теплоемкость, Дж/(кг·град), с = 4190.

Вт/град.

7. фактическая удельная тепловая нагрузка на теплообменник kF_ф, Вт/град, по формуле (10.16).

по таблице 10.1 наиболее близко подходит теплообменник CB-51:

f_пл = 0,05 м²; G = 8,1 м³/ч; k = 7770 Вт/(кг·град); m = 60 шт.

kG₁= 7770 ·(8,1/3,6) = 1358,4 Вт/град.

Фактически kG₁ = 2317, отсюда k_тр = (2317·3,6)/8,1 = 1030 Вт/м.

8. требуемая поверхность нагрева F, м², по формуле (10.18),

где к = 1030 Вт/град; G₁ = 0,553 кг/с; с = 4190 Дж/(кг·град).

2,24 м².

9. требуемое число пластин m, шт, по формуле (10.19):

шт.< 60 шт.

Рисунок 10.6 – графическая зависимость показателя теплотехнической эффективности Θ_t для противоточной схемы движения

теплообменивающих сред

Алгоритм расчета горизонтальных секционных кожухотрубных водоводяных подогревателей [ГОСТ 27590]

1. расход теплоносителя для нагрева холодной воды G_гр, кг/с (м³/с), по формуле (10.11).

2. расход нагреваемой холодной (водопроводной) воды G_нагр, кг/с (кг/ч),

(10.12)

где t_с, t_гвс – температура входящей и выходящей водопроводной воды, °С.

3. площадь живого сечения трубок внутри которых организуется движение нагреваемой воды f_тр, м², по формуле (10.21):

,

где G_нагр – расход теплоносителя для нагрева водопроводной воды, м³/с;

ω_тр – скорость движения воды в трубках водонагревателя, ω_тр = 0,5…2,5 м/с.

4. По требуемой площади живого сечения трубок выбирают тип (номер) нагревателя и выписывают его технические данные, таблица 10.2 [5, таблица 1].

5. фактическая скорость движения воды в трубках , м/с.

. (10.22)

6. скорость движения воды в межтрубном пространстве ω_мт, м/с,

(10.23)

где f_мт – площадь живого сечения межтрубного пространства, м²;

d_экв – эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м.

5. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок ₁, Вт/(м² ·К),

(10.24)

где– средняя температура греющей воды, принимается равной среднему арифметическому температури.

5. коэффициент теплоотдачи от стенок трубы к нагреваемой воде ₂, Вт/(м² ·К),

(10.25)

где – средняя температура нагреваемой воды, принимается равной среднему арифметическому температурt_гвс и t_с.

7. Определяют коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²град):

где

(10.26)

где d_тр – внутренний диаметр трубок, м;

_ст – толщина стенки трубок, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала стенки труб, Вт/(мК).

 — коэффициент эффективности теплообмена для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок  = 0 95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок  = 1,2, для профилированных и с блоком опорных перегородок  = 1,65;

 — коэффициент учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается  = 0,8…0,95.

7. температурный напор ∆t_ср,

(10.27)

7. требуемая площадь поверхности теплообмена F_тр, м²,

(10.28)

7. количество секций n, сек.,

. (10.30)

Рекомендуется устанавливать от 2-х до 10-ти секций, обеспечивая запас по поверхности теплообмена в пределах 20 %.

пример 10.2. расчет кожухотрубного водоподогревателя

Исходные данные

Здание – гараж.

Тепловая нагрузка:

• на отопление – 129,6 кВт;

• на вентиляцию – 125,6 кВт;

• на технологические нужды – 46, 38 кВт.

Параметры теплоносителя тепловой сети на срезе графика:

°С; С.

Параметры нагреваемой воды: t_c = 5°C; t_гвс = 65 С.

Движение теплоносителей противоточное.

Общая нагрузка данной магистрали тепловой сети – 2,231 МВт, это меньше, чем 35 МВт, поэтому допускается присоединение к тепловым сетям водоподогревателей систем горячего водоснабжения по одноступенчатой схеме независимо от соотношения тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения и отопления [5, рисунки 1 и 7 ].

Примем пластинчатый горизонтальный секционный кожухотрубный подогреватель [ГОСТ 27590] по одноступенчатой схеме.

решение

1. расчетные расходы греющей (сетевой) воды G_гр и нагреваемой воды G_нагр, м³/с (кг/ч), по формулам (10.19) и (10.20):

м³ /с .

м³ /с.

2. площадь живого сечения трубок внутри которых организуется движение нагреваемой воды f_тр, м², по формуле (10.21):

м²,

ω_тр – скорость движения воды в трубках водонагревателя, ω_тр =1,0 м/с.

3. технические данные водоподогревателя, таблица 10.2 [5, таблица 1]:

• наружный диаметр корпуса секции D_н = 89 мм;

• число трубок в секции n = 10 шт.;

• площадь сечений межтрубного пространства f_мтр = 0,00327 м²;

• площадь сечения трубок f_тр = 0,00154 м²;

• эквивалентный диаметр межтрубного пространства d_экв = 0,0172 м;

• поверхность нагрева одной секции f_сек, м², при длине, м:

2 – 0,93 м²; 4 – 1,88 м².

4. фактическая скорость движения воды в трубках , м/с, по формуле(10.22): м/с.

5. скорость движения воды в межтрубном пространстве ω_мт, м/с, по формуле (10.23): м/с.

5. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок ₁, Вт/(м² ·К), по формуле (10.24):

Вт/(м² ·К).

–средняя температура греющей воды, принимается равной среднему арифметическому температур и, (70 + 50)/2 = 60;

5. коэффициент теплоотдачи от стенок трубы к нагреваемой воде ₂, Вт/(м² ·К), по формуле (10.25):

Вт/(м² ·К),

где – средняя температура нагреваемой воды, принимается равной среднему арифметическому температурt_гвс и t_с, (65 + 5)/2 = 35.

7. Определяют коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²град), по формуле(10.26): Вт/(м²град)

8. температурный напор ∆t_ср по формуле (10.27):

7. требуемая площадь поверхности теплообмена F_тр, м², по формуле (10.28): м².

8. количество секций двухметровых секций n, сек., по формуле (10.30):

сек.

Принимаем две двухметровые секции.

расчет водоподогревателей с двухступенчатым последовательным присоединением и с зависимым присоединением систем отопления к тепловым сетям

Последовательная двухступенчатая схема присоединения подогревателей ГВС применяется только при наличии на ИТП автоматических регуляторов расхода теплоносителя на систему отопления и регулятора температуры на систему ГВС (рисунок 10.4). при отсутствии на ИТП регуляторов она должна быть преобразована в смешенную схему.

Алгоритм расчета горизонтальных секционных кожухотрубных подогревателей [ГОСТ 27590]

Необходимо определить температурные напоры теплоносителей в ступенях подогревателя, но при последовательной двухступенчатой схеме их определение затруднено, так как неизвестна температура сетевой воды после системы отопления в период максимумов разбора в системе ГВС.

Для определения этой температуры применяется методика, разработанная Мосэнерго, согласно которой расчет производится в такой последовательности.

1. балансовый тепловой поток на ГВС, кВт,

(10.33)

где α – балансовый коэффициент учитывающий неравномерность расхода теплоты на горячее водоснабжение в течении суток, α = 1,2 (для закрытых систем);

к_ч –коэффициент часовой неравномерности.

2. Температура водопроводной воды подогревателя I ступени , °С,

(10.34)

где – температура теплоносителя в обратном трубопроводе в точке излома температурного графика, °С;

t_c – температура водопроводной воды в холодный период, °С, t_c = 5,

3. балансовый тепловой поток на ГВС I ступени водоподогревателя , кВт,(10.35)

где t_гвс – температура воды поступающей в систему ГВС, ºС, t_гвс = 65;

4. Расход сетевой воды при балансовой нагрузке на ГВС , кг/ч,

(10.36)

(10.37)

где – максимальная тепловая нагрузка на отопление;

, – температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе в точке излома температурного графика, °С.

5. расчетные расходы водопроводной воды при балансовой и максимальной нагрузке, кг/ч,

(10.38)

(10.39)

6. температура сетевой воды после подогревателя I ступени , °С,

(10.40)

7. средний температурный напор в подогревателе I ступени, °С,

(10.41)

8. Безразмерный параметр ф I ступени:

(10.42)

9. безразмерный удельный тепловой поток I ступени подогревателя ε₁ при (10.43)

   10. Безразмерная характеристика отопительной системы ε_o при наружной температуре на срезке температурного графика и максимальной тепловой нагрузке.

(10.44)

(10.45)

где – средняя температура отопительных приборов системы отопления в точке излома температурного графика,;

–расчетный коэффициент смешения,

τ_1.от, τ_2.от – температура теплоносителя в системе отопления в подающем и обратном трубопроводе, °С.

10. Суммарный перепад температур сетевой воды в I и II ступени подогревателя при °С,

(10.46)

10. Температура сетевой воды после отопительной системе при максимальном водоразборе в системе ГВС.

(10.47)

10. Тепловой поток I и II ступени подогревателя при , кВт, при

(10.48)

(10.49)

10. Температура сетевой воды перед системой отопления (элеватором), °С,

(10.50)

10. Температура сетевой воды после I ступени подогревателя, °С,

(10.51)

10. Температура водопроводной воды после I ступени подогревателя, °С,

(10.52)

10. расчетные расходы греющей (сетевой) воды G_гр и нагреваемой воды G_нагр, м³/с, I ступени подогревателя:

(10.53)

(10.54)

10. расчетные расходы греющей (сетевой) воды G_гр и нагреваемой воды G_нагр, кг/с, II ступени подогревателя:

(10.55)

(10.56)

10. Вычисляется площадь живого сечения трубок внутри которых организуется движение нагреваемой воды f_тр, м², I и II ступени подогревателя, по формуле (10.21):

, .

10. По требуемой площади живого сечения трубок выбирают тип (номер) нагревателя и выписывают его технические данные, таблица 1 [5], по формуле .

11. Уточняется скорость движения воды в трубах , м/с,I и II ступени подогревателя по формуле (10.22).

. .

10. Вычислят скорость движения воды в межтрубном пространстве ω_мт, м/с, I и II ступени подогревателя по формуле (10.23)

.

10. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок ₁, Вт/м²К, I и II ступени подогревателя по формуле (10.24)

,

.

где t_ср – средняя температура нагреваемой воды, принимается равной среднему арифметическому температур.

10. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от стенок трубы к нагреваемой воде ₂, Вт/м²К, I и II ступени подогревателя по формуле (10.25):

10. Определяют коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²град), I и II ступени подогревателя по формуле (10.26):

где d_тр – внутренний диаметр трубок, м;

_ст – толщина стенки трубок, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала стенки труб, Вт/(мК).

10. Определяют температурный напор ∆t_ср, °C, II ступени подогревателя по формуле (10.27):

10. Рассчитывается требуемая площадь поверхности теплообмена F_тр, м², I и II ступени подогревателя по формуле (10.28):

где – средний за отопительный период расход воды в системе горячего водоснабжения, кг/c.

10. Определяется количество секций n, сек. I и II ступени подогревателя по формуле (10.30):

,

Рекомендуется устанавливать от 2-х до 10-ти секций.

пример 10.3. расчет кожухотрубных двухступенчатых подогревателей, подключенных по параллельной схеме

Исходные данные.

Здание – гараж.

Тепловая нагрузка:

• на отопление – 129,6 кВт;

• на вентиляцию – 125,6 кВт;

• на технологические нужды – 46, 38 кВт.

Максимальные параметры теплоносителя тепловой сети:

°С; С.

Параметры теплоносителя тепловой сети на срезе графика:

°С; С.

Коэффициент часовой неравномерности гвс к_ч = 2.

Параметры нагреваемой воды: t_c = 5°C; t_гвс = 65 С.

Движение теплоносителей противоточное.

соотношение нагрузок >0,2 но менее 1, следовательно, можно присоединять водоподогреватель ГВС по двухступенчатой схеме.

Расчет

1. балансовый тепловой поток на ГВС, кВт, по формуле (10.33):

кВт.

2. Температура водопроводной воды подогревателя I ступени , °С, по формуле (10.34):

°С.

3. балансовый тепловой поток на ГВС I ступени водоподогревателя , кВт, по формуле (10.35):

кВт.

4. Расход сетевой воды при балансовой нагрузке на ГВС , кг/ч, по формулам (10.36) и (10.37):

кг/ч

5. расчетные расходы водопроводной воды при балансовой и максимальной нагрузке, кг/ч, по формулам (10.38) и (10.39):

кг/ч = 0,11 кг/с.

кг/ч = 0,185 кг/с. .

6. температура сетевой воды после подогревателя I ступени , °С, по формуле (10.40):

°С.

7. средний температурный напор в подогревателе I ступени, °С, по формуле (10.41):

°С.

8. Безразмерный параметр ф I ступени по формуле (10.42):

9. безразмерный удельный тепловой поток ε₁ I ступени подогревателя при по формуле (10.43):

10. Безразмерная характеристика отопительной системы ε_o при наружной температуре на срезке температурного графика и максимальной тепловой поток по формулам (10.44) и (10.45) приu = 1, так как температура теплоносителя в системе отопления как и в тепловой сети:

,

где – средняя температура отопительных приборов системы отопления в точке излома температурного графика,°С;

–расчетный коэффициент смешения,

11. Суммарный перепад температур сетевой воды в I и II ступени подогревателя при °С, по формуле (10.46):

°С.

12. Температура сетевой воды после отопительной системы при максимальном водоразборе в системе ГВС по формуле (10.47):

°С.

13. Тепловой поток I и II ступени подогревателя при , кВт, припо формулам (10.48) и (10.49)

кВт.

кВт.

14. Температура сетевой воды перед системой отопления (элеватором), °С, по формуле (10.50):

°С.

15. Температура сетевой воды после I ступени подогревателя, °С, по формуле (10.51):

°С.

16. Температура водопроводной воды после I ступени подогревателя, °С, по формуле (10.52):

°С.

17. расчетные расходы греющей (сетевой) воды G_гр и нагреваемой воды G_нагр, м³/c, I ступени подогревателя:

м³ /с. (10.53)

м³ /с. (10.54)

18. расчетные расходы греющей (сетевой) воды G_гр и нагреваемой воды G_нагр, кг/с, II ступени подогревателя:

м³/с. (10.55)

м³/с. (10.56)

19. Вычисляется площадь живого сечения трубок внутри которых организуется движение нагреваемой воды f_тр, м², I и II ступени подогревателя, по формуле (10.21):

м², м².

20. технические данные водоподогревателя, таблица 10.2 [5, таблица 1]:

1. I ступень подогревателя:

• наружный диаметр корпуса секции D_н = 57 мм;

• число трубок в секции n = 4 шт.;

• площадь сечений межтрубного пространства f_мтр = 0,00116 м²;

• площадь сечения трубок f_тр = 0,00062 м²;

• эквивалентный диаметр межтрубного пространства d_экв = 0,0129 м;

• поверхность нагрева одной секции f_сек, м², при длине, м:

2 – 0,37 м²; 4 – 0,75 м².

2. II ступень подогревателя:

наружный диаметр корпуса секции D_н = 57 мм;

число трубок в секции n = 4 шт.;

площадь сечений межтрубного пространства f_мтр = 0,00116 м²;

площадь сечения трубок f_тр = 0,00062 м²;

эквивалентный диаметр межтрубного пространства d_экв = 0,0129 м;

поверхность нагрева одной секции f_сек, м², при длине, м:

2 – 0,37 м²; 4 – 0,75 м².

21. Уточняется скорость движения воды в трубках , м/с,I и II ступени подогревателя по формуле (10.22).

м/с. м/с.

22. Вычислят скорость движения воды в межтрубном пространстве ω_мт, м/с, I и II ступени подогревателя по формуле (10.23)

м/с, м/с.

23. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок ₁, Вт/м²К, I и II ступени подогревателя по формуле (10.24)

Вт/(м²·К),

Вт/(м²·К).

24. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от стенок трубы к нагреваемой воде ₂, Вт/м²К, I и II ступени подогревателя по формуле (10.25):

Вт/(м²·К),

Вт/(м²·К).

25. Определяют коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²град), I и II ступени подогревателя по формуле (10.26):

Вт/(м²·К).

Вт/(м²·К).

26. Определяют температурный напор ∆t_ср, °С, II ступени подогревателя по формуле (10.27):

°C.

27. Рассчитывается требуемая площадь поверхности теплообмена F_тр, м², I и II ступени подогревателя по формуле (10.28):

м², м².

где – средний за отопительный период расход воды в системе горячего водоснабжения, кг/c.

28. Определяется количество секций n, сек. I и II ступени подогревателя по формуле (10.30):

сек., .

Принимаем:

• для I ступени 4 секции длиной 4 метра;

• для II ступени 1 секцию длиной в 1 метр.

Заключение

Литература

1. Проектирование и расчет тепловых сетей. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Челябинск: ЧГАУ, 1996. 38 с.

2. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. «проектирование систем теплоснабжения сельских населенных пунктов». Челябинск: ЧГАУ, 2001. 35 с.

3. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети /Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 2004. 48с.

4. строительная климатология. Снип 23-01-99. М.: Госстрой России, 2000. 57 с.

5. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов. Система нормативных документов. М.: Госстрой России, 1996. 00 с.

6. СП 41-103-2000. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Система нормативных документов. М.: Госстрой России, 2001. 00 с.

7. СП 41-105-2002. Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. Система нормативных документов. М.: Госстрой России, 2003. 34 с.

8. Хрусталев Б.М., кувшинов Ю.Я., копко В.М. теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. /Под ред. Б.М. Хрусталева М.: Изд. АСВ, 2008. 784 с.

9. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. отопление и тепловые сети. М.: ИНФРА-М, 2007. 480 с.

10. Г.А. Круглов, Р.И. Булгакова, Н.Т. Магнитова. Оформление текстовой и графической документации. Челябинск: ЧГАУ, 2004. 156 с.

11. Стандарт предприятия. Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению. СТП ЧГАУ. Челябинск: ЧГАУ, 2003. 79 с.

12. Проектирование тепловых сетей /Под ред. Драганова Б.Х. Краснодар: 2002 г.

13. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети М.: Учебник для вузов, 6-е изд., перераб. М.: МЭИ, 2001. 00 с.

14. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства /Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, Б.Х. Драганов, А.Л. Синяев и др. Мн.: Ураджай, 1993. 368 с.

15. справочник по теплоснабжению сельскохозяйственных предприятий /в.в. Жабо, Д.П. Лебедев, В.П. Мороз и др.; Под ред. В.В. Уварова. М.: Колос, 1983. 320 с.

16. Теплоснабжение. Учебное пособие для студентов вузов. /В.Е. Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков и др. М.: Высш. школа, 1980. 408 с.

17. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов /Козин В.Е, Левина Т.А., Марков А.П. и др. М.: Высшая школа, 1980. 408 с.

18. Аксенов М.А. тепловые сети. М. – Л.: Энергия, 1965. 352 с.

19. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. В 2-х ч. ч. 1. Изд 3-е, перераб. и доп. Киев: Будiвельник, 1968. 439 с.

20. наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988. 432с.

21. Новые кожухотрубные подогреватели для котельных, промышленных энерглустановок и тепловых сетей. С-Пб.: ОАО «НПО ЦКТИ», 2003.

22. Апарцев М.М. Наладка водяных система централизованного теплоснабжения: Справочно-методическое. М.: Энергоатомиздат, 1983. 204 с.

Содержание

Аннотация…………………………………………………………………….				4
Введение………………………………………………………………………				5
1	Исходные данные……………………………………			6
2	Проектирование тепловых сетей…………………………………….			7
	2.1		выбор места расположения котельной установки……….	7
	2.2		Выбор схемы трассы и обоснование способа прокладки и конфигурации теплосети…………………………………...	7
	2.3		Выбор принципиальной схемы системы теплоснабжения	11
3	Устройства тепловых сетей…………………………………………			12
	3.1	Тубы и их соединения………………………………………		12
	3.2	Арматура…………………………………………………….		14
	3.3	Опоры ……………………………………………………….		16
	3.4	Компенсаторы………………………………………………		17
	3.5	Камеры (колодцы) и ниши………………………………		22
	3.6	Тепловая изоляция………………………………………….		22
4	выбор и обоснование метода регулирования тепловых потоков ...			32
	4.1	Регулирование отпуска теплоты……………………………...		32
	4.2	построение температурного графика централизованного качественного регулирования ………………………………..		37
5	Гидравлический расчет тепловых сетей…………………………….			52
	5.1	Предварительный расчет…………………………………...		52
	5.2	Выбор и расчет компенсаторов и опор……………………		58
	5.3	Проверочный (окончательный) расчет……………………		62
6	пьезометрический график……………………………….…………...			69
7	подбор сетевых и подпиточных насосов……………………………			78
8	тепловой расчет изоляции……………………………………………			90
	8.1		Тепловой расчет при расположении труб в непроходном канале…………………………………………………………..	92
	8.2		Тепловой расчет при подземной бесканальной прокладке труб…………………………………………………………….	109
	8.3		Тепловой расчет надземной теплотрассы…………………...	115
9	защита трубопроводов от коррозии…………………………….........			121
10	Выбор способа присоединения здания к тепловым сетям…………			124
	10.1	схема ИТП и расчет оборудования………………………....		125
	10.2	Регулирование на тепловых пунктах..........…………………		131
	10.3	обоснование схемы присоединения водоподогревателей ГВС..............................................................................................		133
	10.4	Принципиальные схемы индивидуальных тепловых пунктов (ИТП)…………………………………………………		135
	10.5	Расчет водонагревателей на ГВС……………………………..
Заключение…………………………………………………………………….				165
Литература…………………………………………………………………….				166
Приложения……………………………………………………………………				170
Графическая часть
	монтажный план сетей (приложение, рисунок 1)…………………			176
	схема сетей (приложение, рисунок 2)………………………………			177
	поперечный разрез тепловых сетей (приложение, рисунок 3)……			178
	План узла (приложение, рисунок 4)……………………………...			180